颅骨复合支架动态血液灌注装置设计
发布时间：2021-03-06 14:53
颅骨缺损是颅颌面修复中常见康复医疗问题,骨组织工程技术的发展为缺损颅骨修复提供了新的思路。现阶段骨组织工程支架培养中存在营养物质、氧气供给不足和中心处细胞死亡率高等问题。针对此问题,本文提出一种颅骨血管复合支架动态灌注方法,并对该动态灌注装置进行设计。首先,根据脉管嵌入式颅骨复合支架的结构特点,提出对颅骨复合支架的双通道灌注方法,明确灌注装置由控制和循环两大部分组成的总体要求。对动态血液灌注装置进行了整体设计,并对关键部位灌注室进行详细设计,采用极差法分析正交实验对结构参数优化,得到了最优的灌注室尺寸结果:d（28）4mm,?（28）145o,l（28）40mm。满足骨细胞和内皮细胞生长的需求,灌注室内流体分布均匀。其次,对动态血液灌注循环以及控制系统进行设计,双通道循环系统分别对颅骨多孔支架和血管结构进行灌注,由蠕动泵提供动力,每个通道由液体循环和气体循环组成,液体循环为支架提供营养物质和机械刺激;气体循环为培养液提供所需的氧气、二氧化碳。建立灌注室和血管流体模型,得到灌注流量大小的计算方法,根据细胞承受应力范围,得到了适合细胞生长的流量范围。通过PLC开环控制...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
颅骨复合支架结构示意图
第一章绪论4营养物质无法传递到支架中心处的问题。图1-2旋转壁式生物反应器Figure1-2Rotatingwallbioreactor(2)搅拌式生物反应器搅拌式生物反应器（如图1-3所示）具有结构简单、造价低廉、应用广泛的特点，其工作原理是将细胞/支架材料复合体固定于反应器的中央位置，并用搅拌器搅拌培养液，在复合体周围流动产生剪切应力，其流体剪切力的大小由搅拌速度决定。一系列的研究表明，该类生物反应器可以提高成骨细胞的增殖[31]。搅拌式生物反应器的使用有效地促进了细胞的增殖，有利于培养液的混合、骨细胞的聚集和细胞质基质沉降，且使用较为简便。现在，已经有商品化的搅拌式培养装置面市。对比静态培养和旋转壁式生物反应器，搅拌式生物反应器提高了骨细胞的分化，但是，细胞和细胞质基质矿化仅存在支架表面，无法深入支架中心处。图1-3搅拌式生物反应器Figure1-3Stirredbioreactor(3)灌注式生物反应器由于以旋转壁式和搅拌式为基础的生物反应器始终无法实现材料中心的有效灌注，学者又设计和制造了能直接灌注多孔支架的灌注式生物反应器（如图1-4所示）。该型培养装置的主要部件包括储液瓶、灌注室及固定细胞/支架复合体的卡套，营养液由蠕动泵驱动并灌注支架材料。为了保证培养液氧气和二氧化碳的含量，可以使用管壁允许O2/CO2自由弥散的硅胶管连接各组件。早期的灌注式培养装置为非直接灌注式，即细胞/支架复合体直接置于灌注室内，其外周与灌
第一章绪论4营养物质无法传递到支架中心处的问题。图1-2旋转壁式生物反应器Figure1-2Rotatingwallbioreactor(2)搅拌式生物反应器搅拌式生物反应器（如图1-3所示）具有结构简单、造价低廉、应用广泛的特点，其工作原理是将细胞/支架材料复合体固定于反应器的中央位置，并用搅拌器搅拌培养液，在复合体周围流动产生剪切应力，其流体剪切力的大小由搅拌速度决定。一系列的研究表明，该类生物反应器可以提高成骨细胞的增殖[31]。搅拌式生物反应器的使用有效地促进了细胞的增殖，有利于培养液的混合、骨细胞的聚集和细胞质基质沉降，且使用较为简便。现在，已经有商品化的搅拌式培养装置面市。对比静态培养和旋转壁式生物反应器，搅拌式生物反应器提高了骨细胞的分化，但是，细胞和细胞质基质矿化仅存在支架表面，无法深入支架中心处。图1-3搅拌式生物反应器Figure1-3Stirredbioreactor(3)灌注式生物反应器由于以旋转壁式和搅拌式为基础的生物反应器始终无法实现材料中心的有效灌注，学者又设计和制造了能直接灌注多孔支架的灌注式生物反应器（如图1-4所示）。该型培养装置的主要部件包括储液瓶、灌注室及固定细胞/支架复合体的卡套，营养液由蠕动泵驱动并灌注支架材料。为了保证培养液氧气和二氧化碳的含量，可以使用管壁允许O2/CO2自由弥散的硅胶管连接各组件。早期的灌注式培养装置为非直接灌注式，即细胞/支架复合体直接置于灌注室内，其外周与灌
【参考文献】：
期刊论文
[1]颅骨组织工程血管支架的参数化设计[J]. 刘洁,郑淑贤,李佳. 机械工程学报. 2018(01)
[2]利用旋转式生物反应器快速扩增骨髓间充质干细胞[J]. 倪明,谢慧琪,陈俊伟,杨志明,秦岭,李刚. 医用生物力学. 2009(01)
硕士论文
[1]脉动式灌注中肝脏血管动力学特性研究[D]. 王松丽.天津理工大学 2017
[2]生物反应器搅拌桨桨叶优化设计[D]. 曾昭阳.哈尔滨工业大学 2014
[3]激流式生物反应器的流场仿真与结构优化[D]. 常保安.哈尔滨工业大学 2012
[4]复合型灌注式生物反应器的设计与其在构建长节段组织工程骨中的应用[D]. 张宇.第四军医大学 2012
[5]利用灌注式生物反应器体外构建大段组织工程骨的研究[D]. 王磊.南方医科大学 2011
[6]血管组织动态培养装置的实现与测控系统研究[D]. 李正美.四川大学 2006
本文编号：3067291
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
颅骨复合支架结构示意图
第一章绪论4营养物质无法传递到支架中心处的问题。图1-2旋转壁式生物反应器Figure1-2Rotatingwallbioreactor(2)搅拌式生物反应器搅拌式生物反应器（如图1-3所示）具有结构简单、造价低廉、应用广泛的特点，其工作原理是将细胞/支架材料复合体固定于反应器的中央位置，并用搅拌器搅拌培养液，在复合体周围流动产生剪切应力，其流体剪切力的大小由搅拌速度决定。一系列的研究表明，该类生物反应器可以提高成骨细胞的增殖[31]。搅拌式生物反应器的使用有效地促进了细胞的增殖，有利于培养液的混合、骨细胞的聚集和细胞质基质沉降，且使用较为简便。现在，已经有商品化的搅拌式培养装置面市。对比静态培养和旋转壁式生物反应器，搅拌式生物反应器提高了骨细胞的分化，但是，细胞和细胞质基质矿化仅存在支架表面，无法深入支架中心处。图1-3搅拌式生物反应器Figure1-3Stirredbioreactor(3)灌注式生物反应器由于以旋转壁式和搅拌式为基础的生物反应器始终无法实现材料中心的有效灌注，学者又设计和制造了能直接灌注多孔支架的灌注式生物反应器（如图1-4所示）。该型培养装置的主要部件包括储液瓶、灌注室及固定细胞/支架复合体的卡套，营养液由蠕动泵驱动并灌注支架材料。为了保证培养液氧气和二氧化碳的含量，可以使用管壁允许O2/CO2自由弥散的硅胶管连接各组件。早期的灌注式培养装置为非直接灌注式，即细胞/支架复合体直接置于灌注室内，其外周与灌
第一章绪论4营养物质无法传递到支架中心处的问题。图1-2旋转壁式生物反应器Figure1-2Rotatingwallbioreactor(2)搅拌式生物反应器搅拌式生物反应器（如图1-3所示）具有结构简单、造价低廉、应用广泛的特点，其工作原理是将细胞/支架材料复合体固定于反应器的中央位置，并用搅拌器搅拌培养液，在复合体周围流动产生剪切应力，其流体剪切力的大小由搅拌速度决定。一系列的研究表明，该类生物反应器可以提高成骨细胞的增殖[31]。搅拌式生物反应器的使用有效地促进了细胞的增殖，有利于培养液的混合、骨细胞的聚集和细胞质基质沉降，且使用较为简便。现在，已经有商品化的搅拌式培养装置面市。对比静态培养和旋转壁式生物反应器，搅拌式生物反应器提高了骨细胞的分化，但是，细胞和细胞质基质矿化仅存在支架表面，无法深入支架中心处。图1-3搅拌式生物反应器Figure1-3Stirredbioreactor(3)灌注式生物反应器由于以旋转壁式和搅拌式为基础的生物反应器始终无法实现材料中心的有效灌注，学者又设计和制造了能直接灌注多孔支架的灌注式生物反应器（如图1-4所示）。该型培养装置的主要部件包括储液瓶、灌注室及固定细胞/支架复合体的卡套，营养液由蠕动泵驱动并灌注支架材料。为了保证培养液氧气和二氧化碳的含量，可以使用管壁允许O2/CO2自由弥散的硅胶管连接各组件。早期的灌注式培养装置为非直接灌注式，即细胞/支架复合体直接置于灌注室内，其外周与灌
【参考文献】：
期刊论文
[1]颅骨组织工程血管支架的参数化设计[J]. 刘洁,郑淑贤,李佳. 机械工程学报. 2018(01)
[2]利用旋转式生物反应器快速扩增骨髓间充质干细胞[J]. 倪明,谢慧琪,陈俊伟,杨志明,秦岭,李刚. 医用生物力学. 2009(01)
硕士论文
[1]脉动式灌注中肝脏血管动力学特性研究[D]. 王松丽.天津理工大学 2017
[2]生物反应器搅拌桨桨叶优化设计[D]. 曾昭阳.哈尔滨工业大学 2014
[3]激流式生物反应器的流场仿真与结构优化[D]. 常保安.哈尔滨工业大学 2012
[4]复合型灌注式生物反应器的设计与其在构建长节段组织工程骨中的应用[D]. 张宇.第四军医大学 2012
[5]利用灌注式生物反应器体外构建大段组织工程骨的研究[D]. 王磊.南方医科大学 2011
[6]血管组织动态培养装置的实现与测控系统研究[D]. 李正美.四川大学 2006
本文编号：3067291
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