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PDLLA/n-HAP复合多孔管状支架的制备及生物学性能研究

刘海涛  
【摘要】:支架材料作为组织工程的关键环节,在受损组织的修复和重建过程中起着重要的作用,它能为细胞的吸附、增殖、分化以及最终的组织再生提供有利的支撑和促进作用。 本文采用溶胶凝胶法与冷冻干燥结合的方法制备纳米羟基磷灰石(n-HAP),再将制得的n-HAP粉末与外消旋聚乳酸(PDLLA)的溶液复合,采用热致相分离法制备出n-HAP/PDLLA多孔复合管状支架材料,并通过探讨聚乳酸/水/1,4-二氧六环的配比以及淬火时间/温度等因素来调节支架材料的孔隙率以及形貌,最后还采用冷冻离心的方式,制备出了具有径向梯度孔隙结构的管状支架材料。通过粒径分析和XRD分析对合成的n-HAP颗粒进行了表征,通过对支架材料力学性能、接触角测试、蛋白质粘附实验以及体外降解实验探讨了n-HAP的添加对复合支架材料生物学性能的影响,并通过孔隙率的测定和SEM观察,对多孔支架的形貌进行了考察。 实验结果表明,制备的n-HAP平均粒径为88.9nm,冷冻干燥很好地避免了HAP粉体制备时可能发生的硬团聚现象,使其在与PDLLA复合的过程中能够更均匀地分散在聚合物基体中。采用热致相分离法制备了高孔隙率(90%)的多孔支架材料孔与孔之间具有较好的连通性,通过离心冷冻的方法在室温下旋转时间2min、旋转速度2000R/min条件下制备了具有径向梯度孔隙结构的导管型支架材料。 随着n-HAP的添加量的增加,材料的压缩模量、亲水性能以及蛋白质粘附能力均有较大的改善,n-HAP含量为30%时,复合支架材料的压缩模量为8MPa、水接触角为63.8°、其蛋白吸附能力比起纯PDLLA提高了2.2倍,说明n-HAP能够很好地弥补纯PDLLA作为组织工程支架材料的不足。碱性颗粒n-HAP的添加在缓冲材料降解所引起的酸性环境的同时,还很好地降低了支架材料的降解速度,体外培养12周之后的复合支架比起纯PDLLA支架材料,pH值由3.8提高到6.2,失重率由40%降低到30.5%。最后对复合支架材料降解4周之后表面形成的钙磷沉积层进行了XRD和红外分析,发现其主要成分为磷灰石,沉积的磷灰石提高了材料表面的活性,而且进一步降低了PDLLA的降解速度。


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