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纺织结构生物复合材料人工气管的研制

徐艳  
【摘要】: 气管因外伤或肿瘤等疾病有时需要做切除并进行气道重建,当切除气管的长度超过直接吻合限度50mm时,就必须植入气管替代物——人工气管才能重建气管的连续性以维持气道的通畅。虽然在目前国际上对于气管替代物的研究中,具有良好生物性能的组织工程化人工气管的研究仍处于起步阶段,但是高分子材料科学和生命科学的完美结合为这种人工气管的研制提供了必要的替代材料,也为临床医学的发展开辟了新的途径,注入了新的活力。 高分子生物材料中聚合物具有一定的机械强度和加工性能,可为细胞生长和组织再生提供适宜的支架,而生物活性材料由于具有良好的生物相容性和可降解性,对组织结构的再生和修复起着重要的诱导和促进作用。本课题的研究工作旨在研制开发出以纺织物为支架、生物活性材料为涂层的新型生物复合材料人工气管,希望能够将这两类不同特性材料进行有机组合从而产生综合两者优异性能的复合体,同时通过对其各项性能的测试和分析来获得较佳的制造工艺。 本文首先选定了人工气管支架织物的编织原料为具有生物学惰性及良好力学性能的医用丙纶和具有优良生物性能的聚乙丙交酯;由于甲壳素兼具高等动物组织中的胶原和植物纤维中纤维素两者的优异生物特性,所以在本课题中采用的人工气管涂层材料为壳聚糖乙酸溶液。其次根据人工气管的理想性能特征设计了三种用作支架的管道织物:机织组织管道织物、针织添纱组织管道织物和仅采用聚乙丙交酯编织的可完全降解的针织纬平针管道织物。 考虑到涂层工艺对人工气管性能的影响,在试样制备前本课题预先考察了不同浓度涂层剂溶液的涂层效果,并以此为依据选择了效果较佳的涂层工艺用于人工气管试样的制备,保证了试样的可比性。 在试验测试部分,本课题对试样的拉伸性能和径向强度进行了测定,根据试验的结果深入研究了每种管道织物在测试过程中的不同变形作用,也得到了不同的编织工艺参数对人工气管力学性能的不同影 响:原料的细度的变粗可增大人工气管各力学强度指标;机织组织管 道织物中两种原料的排列方式对人工气管的拉伸性能并无明显影响而 对其径向强度影响显著,其中以“1隔1”和“3隔3”的排列方式较 佳。此外,本课题也对可完全降解与不可完全降解两种人工气管进行 了降解性能的考察并加以对比分析,它们在降解过程中表现出的径向 强度的变化趋势可以作为研制人工气管的另一项重要依据。 本课题的研究为气管替代物的研制提供了重要的理论依据和参考 价值,促进和推动了纺织品在医学领域的发展。


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