聚乳酸多孔支架的制备和性能研究

【摘要】： 组织工程用生物材料多孔支架的制备是组织工程的核心问题之一,本研究以冰粒子为致孔剂,采用改进的溶剂浇铸-粒子沥滤法制备了聚乳酸和聚乳酸-羟基磷灰石复合材料多孔支架,并对多孔支架的基本性能进行了研究。 分别采用氯化钠、碳酸氢铵和冰粒子为致孔剂制备了聚乳酸多孔支架,只有冰粒子为致孔剂制备的多孔支架无致孔剂残留且孔隙呈较规则的球形,细胞实验证明该方法制备的多孔支架具有良好的生物相容性并且无细胞毒性,表明采用冰粒子是一种优良的多孔支架制备用致孔剂。建立了冷冻干燥过程的数学模型,在分析冷冻干燥过程影响因素的基础上,设计了新型冷冻干燥实验装置,该装置强化了干燥过程中的热、质传输,提高了冷冻干燥效率。采用液固萃取技术代替冷冻干燥技术制备多孔支架,使制备时间明显缩短,可进一步提高制备效率,但在制备过程中多孔支架会发生较大的收缩变形。 应用正交实验研究了工艺因素对聚乳酸多孔支架孔隙形态的影响,冰粒子大小决定多孔支架的孔隙大小但对多孔支架孔隙率基本无影响,其质量分数的增加不改变多孔支架的孔隙大小但是使多孔支架孔隙率和大孔连通程度上升;氯仿含量的上升同样使孔隙率上升,但是降低了大孔连通程度。初步建立了以“孔隙连通率”来评价单个孔隙的孔连通程度,然后综合评价整个多孔支架孔连通程度的方法。 制备了聚乳酸-羟基磷灰石复合材料多孔支架,随着羟基磷灰石质量分数的增大,复合材料多孔支架的压缩强度先上升后下降;扫描电镜观察表明多孔支架中存在羟基磷灰石的团聚现象,且随着羟基磷灰石质量分数的增加团聚现象加重;应用超声振荡处理对减轻羟基磷灰石团聚作用有限,处理后的复合材料多孔支架压缩强度无明显改善。多孔支架亲水性与膜的亲水性有较大差异,羟基磷灰石的加入不能有效改善支架的亲水性;采用壳聚糖表面涂覆和碱水解两种方法对复合材料多孔支架进行表面改性,研究结果表明,只有碱水解可对多孔支架整体的亲水性进行有效改善;在SBF溶液中进行体外降解时,随试验时间延长,多孔支架的亲水性逐步提高。根据相关表面物理化学理论建立模型,解释了多孔支架相对膜的疏水性现象和改性后的超亲水性现象。 聚乳酸多孔支架、未改性和改性复合材料多孔支架在体外降解过程中结构均没有发生变化,也没有明显的自催化现象,支架压缩强度均出现先上升后下降的现象。与聚乳酸多孔支架和未改性复合材料多孔支架相比,碱水解改性复合材料多孔支架的降解速度更快。