骨组织工程再生复合支架三维打印成型系统的设计与实现
发布时间：2020-12-11 13:26
由创伤、肿瘤、感染和先天性畸形等原因造成的骨缺损在临床上十分常见,如果不及时治疗,将严重影响患者的身体机能以及生活质量。由于体内生物环境极其复杂,传统的骨缺损修复方法难以获得满意的修复效果,利用骨组织工程技术修复骨缺损成为当前国内外研究的热点。在骨组织工程的研究中发现组织工程支架血管化能够提供细胞生长的氧气和营养物质,并起到促进机体代谢的作用,对修复骨组织缺损部位具有重要作用。生物3D(ThreeDimensional)打印技术是生物制造领域的核心技术,在骨组织工程再生医学领域表现出巨大的应用潜力。传统的三维打印技术制备的骨组织工程支架已经较好的实现了力学支撑以及细胞在培养过程中的空间排布。然而,由于工艺及装备技术的局限,目前制备的骨组织工程支架往往缺少类血管网络的通道结构,尚不能完全模仿人体内部的细胞生长环境。骨组织工程再生复合支架三维打印成型工艺采用多种类型的打印喷头协同工作,能一次成型具有材料与孔隙梯度分布的骨组织再生支架,在满足力学支撑性能的基础上,实现再生骨组织的快速血管化,避免再生骨组织发生缺血性坏死,最终达到骨缺损的修复和功能重建。本课题以研究骨组织工程再生复合支架的三维...
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＦＤＭ备的骨入４周后山腿的Ｘ射线图??
?表明由ＣＴ引导ＦＤＭ制备的骨组织工程支架与天然骨具有更紧密的力学性能，良??好的体外细胞生物相容性以及体内新骨形成能力。如图１．１所示。??ａ）直接固定?ｂ）植入ＰＣＬ／ＨＡ支架??图１．１?ＦＤＭ制备的骨支架植入４周后山羊腿的Ｘ射线图??Ｔａｒａｆｄｅｒ等［４１］应用３ＤＰ工艺将掺杂有ＳｒＯ和ＭｇＯ的磷酸三钙制作成支架并填??充在大鼠骨缺损部位，制备的支架具有良好的宏观孔隙和内在的微观孔隙，实验??结果显示新骨形成明显增加，加速了骨质矿化并促进成骨早期愈合。Ｓｅｒｒａ等１４２］以??ＰＬＡ／ＰＥＧ／Ｃａ－Ｐ为原料，通过三维喷印技术制造出两种不同堆积方式的骨组织工??程支架（分别为正交和错列形貌），并与ＰＬＡ／ＰＥＧ制备的支架进行实验对比。从图??１．２可以看出，细胞实验显示Ｃａ－Ｐ粒子能够提高骨骼间充质干细胞的附着能力。??Ｚｈｏｕ等％对影响３ＤＰ支架成形性能的关键工艺参数进行了评估，包括打印过程中??粉末的填充、粘结剂渗透行为、支架结构、颗粒大小、Ｃａ－Ｐ和ＣａＳ０４的比例等。??研宄发现，在打印过程中使用粒径为３?０？１１?Ｏｕｍ的Ｃａ－Ｐ比粒径为２０ｕｍ的Ｃａ－Ｐ成形??效果更好；随着Ｃａ－Ｐ／ＣａＳＯ比例升高
天然骨是一种具有梯度结构的纳米级多孔复合材料，外层是起作用的密质骨，逐渐向骨髓腔过渡的孔径从几百微米到几毫米的松质骨，天的这种梯度结构使其保持良好的生物活性同时具有优良的生物力学性能。密质要分布在骨干及骨骺表层，松质骨则分布在骨的内层，骨小梁厚度范围．１？０．４ｍｍ之间，由数层平行排列的骨板和骨细胞组成Ｉ＇密质骨在纵向和的最大抗压、抗拉强度并不相同，最大抗压强度分别为１３３ＭＰａ和５１ＭＰａ，抗拉强度分别为］９３ＭＰａ和１３３ＭＰａ。而松质骨的力学性能基本由骨密度和决定，其密度变化从０．５％到７０％不等，对应的孔隙率变化范围则为３?０％？９０％压强度在０．８？１?ＩＭＰａ之间，弹性模量在１２？１４０ＭＰａ之间｜５７ｉ。??骨组织结构中的血管不仅是氧气、营养物质及代谢废物运输的通道，而且与骨修复调控的细胞、信号分子通过的重要路径［５８］。当骨受伤时，血管化和生是骨愈合过程中两个最基本的环节。骨缺损的良好修复必须依赖充分的血外构建的组织工程化骨，植入体内后同样必须迅速建立充分的血供，为种子功能活动提供充足的养分，只有这样才能保证组织工程化骨的成活及骨缺
【参考文献】：
期刊论文
[1]论缺血性股骨头坏死治疗进展[J]. 李祥雨,姜劲挺,张伦广,郑吉元,马理元. 辽宁中医药大学学报. 2018(01)
[2]基于薄层CT扫描大数据的骨结构常规分析[J]. 朱敏,张国栋,黄文华,陈宣煌,陈旭,余正希,林海滨. 中国骨质疏松杂志. 2016(10)
[3]三维打印技术在骨组织工程领域的应用研究进展[J]. 曾玉婷,洪雅真,王士斌. 国际生物医学工程杂志. 2016 (03)
[4]壳聚糖载药微球/大孔磷酸钙骨水泥支架的力学性能研究[J]. 李益丰,张姝江,陈艺,白波. 中华关节外科杂志(电子版). 2016(02)
[5]可用于骨修复的3-D打印多孔支架研究进展[J]. 吴天琦,杨春喜. 中国修复重建外科杂志. 2016(04)
[6]同种异体软骨细胞-聚羟基乙酸支架复合物修复甲状软骨缺损[J]. 乔占清,张俊,马赛,马振亚,司远征,乔新明. 中国组织工程研究. 2016(12)
[7]3D打印骨组织工程支架的研究与应用[J]. 曹雪飞,宋朋杰,乔永杰,甄平. 中国组织工程研究. 2015(25)
[8]骨支架材料性能的影响因素及其制备方法[J]. 张莹莹,宫赫. 生物医学工程学杂志. 2015(02)
[9]组织工程骨修复骨缺损的稳定性:材料降解与新骨形成[J]. 周骁,钱玉芬. 中国组织工程研究. 2015(12)
[10]大尺寸关节支架的3D打印及应用[J]. 连芩,庄佩,边卫国,李涤尘,靳忠民. 中国科学:信息科学. 2015(02)
硕士论文
[1]羟基磷灰石骨生物支架的制备与评价[D]. 吴斌.华中科技大学 2013
本文编号：2910607
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＦＤＭ备的骨入４周后山腿的Ｘ射线图??
?表明由ＣＴ引导ＦＤＭ制备的骨组织工程支架与天然骨具有更紧密的力学性能，良??好的体外细胞生物相容性以及体内新骨形成能力。如图１．１所示。??ａ）直接固定?ｂ）植入ＰＣＬ／ＨＡ支架??图１．１?ＦＤＭ制备的骨支架植入４周后山羊腿的Ｘ射线图??Ｔａｒａｆｄｅｒ等［４１］应用３ＤＰ工艺将掺杂有ＳｒＯ和ＭｇＯ的磷酸三钙制作成支架并填??充在大鼠骨缺损部位，制备的支架具有良好的宏观孔隙和内在的微观孔隙，实验??结果显示新骨形成明显增加，加速了骨质矿化并促进成骨早期愈合。Ｓｅｒｒａ等１４２］以??ＰＬＡ／ＰＥＧ／Ｃａ－Ｐ为原料，通过三维喷印技术制造出两种不同堆积方式的骨组织工??程支架（分别为正交和错列形貌），并与ＰＬＡ／ＰＥＧ制备的支架进行实验对比。从图??１．２可以看出，细胞实验显示Ｃａ－Ｐ粒子能够提高骨骼间充质干细胞的附着能力。??Ｚｈｏｕ等％对影响３ＤＰ支架成形性能的关键工艺参数进行了评估，包括打印过程中??粉末的填充、粘结剂渗透行为、支架结构、颗粒大小、Ｃａ－Ｐ和ＣａＳ０４的比例等。??研宄发现，在打印过程中使用粒径为３?０？１１?Ｏｕｍ的Ｃａ－Ｐ比粒径为２０ｕｍ的Ｃａ－Ｐ成形??效果更好；随着Ｃａ－Ｐ／ＣａＳＯ比例升高
天然骨是一种具有梯度结构的纳米级多孔复合材料，外层是起作用的密质骨，逐渐向骨髓腔过渡的孔径从几百微米到几毫米的松质骨，天的这种梯度结构使其保持良好的生物活性同时具有优良的生物力学性能。密质要分布在骨干及骨骺表层，松质骨则分布在骨的内层，骨小梁厚度范围．１？０．４ｍｍ之间，由数层平行排列的骨板和骨细胞组成Ｉ＇密质骨在纵向和的最大抗压、抗拉强度并不相同，最大抗压强度分别为１３３ＭＰａ和５１ＭＰａ，抗拉强度分别为］９３ＭＰａ和１３３ＭＰａ。而松质骨的力学性能基本由骨密度和决定，其密度变化从０．５％到７０％不等，对应的孔隙率变化范围则为３?０％？９０％压强度在０．８？１?ＩＭＰａ之间，弹性模量在１２？１４０ＭＰａ之间｜５７ｉ。??骨组织结构中的血管不仅是氧气、营养物质及代谢废物运输的通道，而且与骨修复调控的细胞、信号分子通过的重要路径［５８］。当骨受伤时，血管化和生是骨愈合过程中两个最基本的环节。骨缺损的良好修复必须依赖充分的血外构建的组织工程化骨，植入体内后同样必须迅速建立充分的血供，为种子功能活动提供充足的养分，只有这样才能保证组织工程化骨的成活及骨缺
【参考文献】：
期刊论文
[1]论缺血性股骨头坏死治疗进展[J]. 李祥雨,姜劲挺,张伦广,郑吉元,马理元. 辽宁中医药大学学报. 2018(01)
[2]基于薄层CT扫描大数据的骨结构常规分析[J]. 朱敏,张国栋,黄文华,陈宣煌,陈旭,余正希,林海滨. 中国骨质疏松杂志. 2016(10)
[3]三维打印技术在骨组织工程领域的应用研究进展[J]. 曾玉婷,洪雅真,王士斌. 国际生物医学工程杂志. 2016 (03)
[4]壳聚糖载药微球/大孔磷酸钙骨水泥支架的力学性能研究[J]. 李益丰,张姝江,陈艺,白波. 中华关节外科杂志(电子版). 2016(02)
[5]可用于骨修复的3-D打印多孔支架研究进展[J]. 吴天琦,杨春喜. 中国修复重建外科杂志. 2016(04)
[6]同种异体软骨细胞-聚羟基乙酸支架复合物修复甲状软骨缺损[J]. 乔占清,张俊,马赛,马振亚,司远征,乔新明. 中国组织工程研究. 2016(12)
[7]3D打印骨组织工程支架的研究与应用[J]. 曹雪飞,宋朋杰,乔永杰,甄平. 中国组织工程研究. 2015(25)
[8]骨支架材料性能的影响因素及其制备方法[J]. 张莹莹,宫赫. 生物医学工程学杂志. 2015(02)
[9]组织工程骨修复骨缺损的稳定性:材料降解与新骨形成[J]. 周骁,钱玉芬. 中国组织工程研究. 2015(12)
[10]大尺寸关节支架的3D打印及应用[J]. 连芩,庄佩,边卫国,李涤尘,靳忠民. 中国科学:信息科学. 2015(02)
硕士论文
[1]羟基磷灰石骨生物支架的制备与评价[D]. 吴斌.华中科技大学 2013
本文编号：2910607
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