基于光固化3D打印的颅骨植入物制备及其生物活性研究

发布时间：2022-09-30 12:40

　　目前,通过植入支架已能够实现骨缺损的外形修复,且能达到支撑和保护的作用,并实现运动部位的基本功能,但其代谢功能修复仍是一个很大的难题。代谢功能修复的前提是骨修复支架具有良好的成骨性能,植入缺损部位后能够迅速完成骨重建。此外,微观孔结构也是影响骨修复支架成骨性能的重要因素之一。因此研究成骨性能良好的多孔结构对骨缺损代谢功能的修复具有重要意义。本文基于离散/堆积的光固化立体成形原理,以骨组织无机物中含量最多的羟基磷灰石为研究对象,选用自然丝瓜瓤的内络孔结构,开展颅骨植入物制备及其生物活性与仿生结构研究工作。光固化立体成形原理制备生物陶瓷骨修复支架,其原料为羟基磷灰石粉末与树脂的混合膏料,经过紫外光层层固化成形,再经脱脂和烧结而成。其中,由于树脂对细胞有毒性,需要验证经过脱脂、烧结后处理的骨修复支架能否达到生物安全性的要求。本文从热分析、细胞毒性试验、动物体内植入预实验三个方面开展评估研究。研究结果表明,脱脂过程中树脂在350℃～580℃以二次化学反应机理发生热解;从膏料到脱脂处理后,羟基磷灰石试件的细胞毒性等级由最初的4级（有毒）降低到1级（无毒性）;再经过烧结处理后,羟基磷灰石试件的细胞... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 骨修复材料及其支架的制备
        1.1.1 骨组织的结构特征
        1.1.2 骨修复材料的发展历程
        1.1.3 骨修复支架的制备技术
    1.2 骨修复支架的结构设计现状
        1.2.1 多孔骨支架的结构设计参数
        1.2.2 多孔骨支架不规则结构的设计现状
        1.2.3 多孔骨支架规则结构的设计现状
    1.3 骨修复支架性能评价指标
        1.3.1 力学性能
        1.3.2 生物相容性
        1.3.3 成骨性
    1.4 课题的提出及主要研究内容
        1.4.1 课题的提出
        1.4.2 主要研究内容
第2章 羟基磷灰石的光固化3D打印制备及其生物安全性
    2.1 光固化3D打印羟基磷灰石的制备
    2.2 光固化3D打印羟基磷灰石中树脂热解特性及其分解反应分析
        2.2.1 光固化3D打印羟基磷灰石中树脂的热解特性
        2.2.2 光固化3D打印羟基磷灰石中树脂的分解反应分析
    2.3 光固化3D打印制备羟基磷灰石的微观形貌分析
    2.4 光固化3D打印制备羟基磷灰石试件的体外细胞毒性试验
        2.4.1 体外细胞毒性试验方案
        2.4.2 体外细胞毒性试验结果
    2.5 光固化3D打印制备羟基磷灰石的体内预植入试验
    2.6 本章小结
第3章 基于丝瓜瓤内络结构的骨修复支架仿生重建及制备
    3.1 仿生骨修复支架模型的建立
        3.1.1 自然界中的丝瓜瓤内络
        3.1.2 丝瓜瓤内络三维模型的获取
        3.1.3 丝瓜瓤内络三维模型的调整
        3.1.4 仿生骨修复支架模型的建立
    3.2 仿生骨修复支架模型的打印
        3.2.1 实体打印件与设计模型的对比
        3.2.2 实体打印件与设计模型尺寸差异原因分析
    3.3 仿生骨修复支架实体打印件的后处理
        3.3.1 后处理各阶段试件的微观形貌
        3.3.2 后处理各阶段试件的孔隙率
    3.4 本章小结
第4章 光固化3D打印制备羟基磷灰石仿生骨修复支架的成骨性能
    4.1 仿生骨修复支架体内植入实验
    4.2 仿生骨修复支架的体内成骨性能
        4.2.1 兔顶骨灰度图像的阈值分割
        4.2.2 仿生骨修复支架的成骨性能评价
        4.2.3 仿生骨修复支架表面的新骨分布及成骨质量
        4.2.4 骨重建良好的结构单元的提取与分析
    4.3 本章小结
结论和展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的奖励
致谢
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]增材制造可降解人工骨的研究进展——从外形定制到性能定制[J]. 邵惠锋,贺永,傅建中.  浙江大学学报(工学版). 2018(06)
[2]三维打印羟基磷灰石晶须增强复合骨修复支架[J]. 辛晨,齐鑫,朱敏,赵世昌,朱钰方.  无机材料学报. 2017(08)
[3]3D打印羟基磷灰石陶瓷的工艺研究[J]. 刘春春,张永志,晏恒峰,陈继民,袁艳萍.  应用激光. 2017(03)
[4]纳米羟基磷灰石在骨重建中的效应和机理[J]. 周凯,黄菲,张娟,王琛.  口腔医学. 2017(05)
[5]新型3D打印生物材料用于兔颅骨缺损修复重建的实验研究[J]. 郑孟杰,宗春琳,张玉灿,伍言龙,刘彦普,刘亚雄.  口腔颌面外科杂志. 2017(02)
[6]3D生物打印技术在骨创伤中的应用进展[J]. 刘广涛,马会力,齐岩,李征,田军.  医学综述. 2017(07)
[7]颅骨修补材料研究现状及3D打印技术应用前景[J]. 卢磊,陈旭义,李一鹏,刚琳,涂悦.  中国组织工程研究. 2016(52)
[8]碳纳米管在骨组织工程支架中的研究进展[J]. 姚梦竹,盛晓霞,林军,高建青.  浙江大学学报(医学版). 2016 (02)
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博士论文
[1]3D打印活性陶瓷骨修复支架研究[D]. 邵惠锋.浙江大学 2017
[2]孔径在调节多孔rhBMP-2/CPC活性人工骨成骨活性和降解性的作用研究[D]. 白峰.第四军医大学 2010
[3]纳米磷酸钙、硅酸钙及其复合生物与环境材料的制备和性能研究[D]. 林开利.华东师范大学 2008
[4]磷酸钙系新型骨修复复合材料的研究[D]. 周大利.四川大学 2003

硕士论文
[1]3D打印微小颗粒骨/聚乳酸-羟基乙酸支架的物理性能和生物相容性研究[D]. 张敏波.遵义医科大学 2019
[2]3D打印间孔结构人工骨支架复合自体骨的异位成骨研究[D]. 滕强.广州中医药大学 2016
[3]松质骨微结构的图像分析与特性研究[D]. 程雪梅.重庆大学 2011
[4]羟基磷灰石陶瓷人造骨的制备及其电学性能研究[D]. 张帆.沈阳工业大学 2009
[5]人工活性骨内部微细结构建模方法研究[D]. 朱晓龙.西安科技大学 2003



本文编号：3683570