组织工程骨支架微介宏观多尺度分析及制备工艺研究

发布时间：2020-06-01 17:17

【摘要】：本文应用活塞式沉积挤出快速成型技术制备组织工程骨支架,由于材料混合种类影响骨支架力学性能,并且骨支架制备过程中工艺参数设置需要经过大量实验,为了能够完善组织工程骨支架控形控性制备,减少实验过程中材料多样性的实验量,避免制备过程中参数设置的随机性,本文通过微介宏观多尺度模拟分析研究,模拟计算混合材料力学性能参数及流体分布状态,为骨支架制备优化提供理论基础。本文骨支架的制备主要应用生物材料羟基磷灰石、聚乙烯醇和丝素蛋白。在微介观层面,通过分子动力学模拟软件Materials Studio模拟计算聚乙烯醇/羟基磷灰石/丝素蛋白的力学性能参数,证明三者相互作用具有良好黏结性,混合材料力学性能能够满足骨组织要求,同时通过模拟分析的方式证明其他多种材料混合力学性能的可行性,从而减少实验过程中材料多样性的实验量。在宏观层面,通过FLUENT软件对单轴和同轴流道模拟分析的方式,考虑流体存在的胀大效应,模拟计算流体分布状态,分析不同温度、速度下流道内流体分布状态,通过制备参数模拟计算,实现喷头装置速度与运动平台速度的相互匹配,制备出丝材整齐、孔隙可控的骨支架。3D打印装置进行改进,喷头装置的优化,加热装置和制冷装置的添加,为保证支架成型质量,针对羟基磷灰石、聚乙烯醇和丝素蛋白三种生物材料,分析材料粘度、胀大效应、不同混合比例及制备过程中打印高度、速度、温度对于支架成型的影响,选择出最佳制备参数,高效完成骨支架制备。最后对支架进行材料性能及生物性能分析,证明支架力学性能、孔隙率满足骨骼要求,植入新西兰大白兔体内12周后,观察到生物材料骨支架的制备有效促进骨骼损伤部位的生长。
【图文】：

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新疆大学硕士研究生毕业论文技术主要应用于医疗、装备制造、建筑、教企业包括美国 3D Systems 公司、Stratasys 公对生物 3D 打印技术研究主要包括可降解组器械和活体组织打印[11]。不论是在国内外，架可植入生物体内，多种生物材料的混合可支架具有良好的力学性能，提供骨骼修复所良好相容，同时支架内部可载有消炎药物，部位的作用。应用 3D 打印技术构建制备生良好的组织工程骨支架，在未来发展中具有有极深潜力（如图 1-1 所示）。

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新疆大学硕士研究生毕业论文，，解决了胀大效应存在时对支架孔隙率影响的问题[23]。Saif Khalil 和 Wei S据流体力学理论及实验研究海藻酸钠和氯化钙制备组织工程骨支架[24]。1.3.3 制备组织工程骨支架的材料、结构和方法3D 打印技术又称为增材制造技术，是快速成型技术的一种，工作原理是离散、堆积成型理论结合计算机辅助设计、数控技术等，分层制造、逐层叠原理将材料精确、快速制造的数字化成型技术[25]。组织工程中生物材料的选接决定骨支架的机械性能和生物性能，空隙结构大小直接影响骨细胞生长、和营养物质的运输。本文在制备过程中结合组织工程骨支架所应用材料、支型结构和制备方法展开讨论。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318;TP391.73

【参考文献】