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《兰州交通大学》 2016年
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含“界层结构”CPP/PLLA关节骨软骨组织工程支架制备及性能研究

郑云佩  
【摘要】:由于在骨软骨组织工程的研究过程中缺乏对人体正常关节骨软骨组织的基本成分、形态结构、生理功能及其生理微环境深入探讨,忽略了关节透明软骨层与软骨下骨层之间的功能界面连接结构——钙化软骨层,本文以骨软骨组织的正常形态作为研究依据,采用仿生生物材料制备了与宿主结构相似的含钙化软骨层的骨软骨组织工程支架。采用水热合成法制备Nano-HA粉末和固相反应法制备β-TCP粉末。由于Nano-HA具有严重的团聚性,从而利用KH550与SA表面活性剂分别对Nano-HA进行表面改性。利用XRD、FT-IR对改性前后的Nano-HA粉末进行物相分析,SEM对其进行微观结构观察。分析表明采用水热合成法按Ca/P=1.67碳酸钙和磷酸氢钙在密闭的高压釜150℃陈化5h成功制备了Nano-HA粉末,KH550和SA都成功依附在Nano-HA的表面并未改变其原有的微观结构,还保持一定的生物活性,使其分散性有所提高。以PLLA作为基体材料,自制可控降解CPP短纤维为增强材料,自制的HA/β-TCP为降解液pH调节剂,CH2Cl2为溶剂,NaCl为致孔剂,采用溶剂浇铸法和粒子滤取法成功制备了具有三维空间、连通、多孔网状结构CPP/PLLA/HA(β-TCP)关节骨软骨组织工程支架。利用AG-IS材料试验机对制备的关节骨软骨组织工程支架的力学性能进行测试,液体置换法对支架的物理性能进行测试,SEM对支架微观结构进行观测,用PBS模拟降解液对支架进行体外模拟降解试验。分析表明CPP/PLLA/HA关节骨软骨组织工程支架的HA最佳含量为5%;CPP/PLLA/β-TCP关节骨软骨组织工程支架的β-TCP最佳含量为5%。采用溶剂浇铸法/粒子滤取法/真空热压技术制备了具有三维空间、连通、多孔网状结构和足够的力学性能的含“界层结构”CPP/PLLA/HA关节骨软骨组织工程支架,可为骨软骨组织细胞分化、增值和成长提供适宜的营养输送条件、空间条件及排泄的场所。本文所研究的骨软软骨组织支架的最佳制备工艺为:保温温度为180℃、保温时间为1h、压力为10MPa,保压时间10min。实验结果表明:含“界层结构”CPP/PLLA/HA关节骨软骨组织工程支架的孔隙率和密度随着HA含量的增大都会呈下降趋势;支架的降解液pH值随着HA含量的增大而增大,这表明HA能够调节降解液pH值。
【关键词】:纳米羟基磷灰石 聚乳酸 关节骨软骨 组织工程支架
【学位授予单位】:兰州交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:R318.08;R68
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 1 绪论9-18
  • 1.1 生物医学材料9
  • 1.2 骨组织工程9-11
  • 1.3 骨组织工程材料11-15
  • 1.3.1 生物陶瓷11-12
  • 1.3.2 天然可降解材料12
  • 1.3.3 合成可降解材料12-15
  • 1.4 骨组织工程支架的制备方法15-16
  • 1.4.1 溶剂浇铸和孔隙制取法15
  • 1.4.2 相分离法15
  • 1.4.3 层模压法15
  • 1.4.4 熔融膜压法15
  • 1.4.5 发泡技术15-16
  • 1.4.6 原位聚合法16
  • 1.5 本文研究的意义和目的16-18
  • 2 纳米羟基磷灰石的表面改性18-35
  • 2.1 引言18
  • 2.2 实验部分18-24
  • 2.2.1 实验原料和实验设备18-19
  • 2.2.2 纳米羟基磷灰石的合成19
  • 2.2.3 硬脂酸对纳米羟基磷灰石的表面改性19-20
  • 2.2.4 硅烷偶联剂对纳米羟基磷灰石的表面改性20-22
  • 2.2.5 β-磷酸三钙的合成22-24
  • 2.3 结果与讨论24-34
  • 2.3.1 X射线衍射(XRD)结果分析24-27
  • 2.3.2 红外光谱(FT-IR)结果分析27-30
  • 2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)结果分析30-34
  • 2.4 本章小结34-35
  • 3 CPP/PLLA/HA(β-TCP)关节骨软骨组织工程支架的制备及研究35-43
  • 3.1 引言35
  • 3.2 实验部分35-38
  • 3.2.1 实验原料及实验设备35-36
  • 3.2.2 CPP/PLLA/HA(β-TCP)关节骨软骨组织工程支架的设计36
  • 3.2.3 CPP/PLLA/HA(β-TCP)关节骨软骨组织工程支架的制备36-37
  • 3.2.4 性能测试与表征方法37-38
  • 3.3 实验结果与讨论38-42
  • 3.3.1 孔隙率和密度分析38-40
  • 3.3.2 力学性能分析40
  • 3.3.3 降解性能分析40-42
  • 3.4 本章小结42-43
  • 4 含“界层结构”CPP/PLLA/HA关节骨软骨组织工程支架的制备及研究43-55
  • 4.1 引言43
  • 4.2 实验部分43-48
  • 4.2.1 实验原料和设备43-44
  • 4.2.2 含“界层结构”CPP/PLLA/HA关节骨软骨组织工程支架的制备44-47
  • 4.2.3 性能测试与表征方法47-48
  • 4.3 结果与讨论48-54
  • 4.3.1 制备工艺影响因素分析48-51
  • 4.3.2 物理性能分析51-52
  • 4.3.3 微观结构分析52
  • 4.3.4 降解性能分析52-54
  • 4.4 本章小结54-55
  • 结论55-57
  • 致谢57-58
  • 参考文献58-61
  • 攻读学位期间的研究成果61

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1 郑云佩;含“界层结构”CPP/PLLA关节骨软骨组织工程支架制备及性能研究[D];兰州交通大学;2016年
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