聚乳酸多孔支架制备工艺优化及表面改性处理

发布时间：2020-09-19 13:57

　　 左旋聚乳酸(PLLA)具有良好的生物相容性和生物降解性,是一种常用的骨修复材料。采用溶剂浇注/冷冻干燥工艺制备多孔PLLA支架,综合了致孔剂技术和冷冻干燥技术的优点,把PLLA溶液浇注于冰颗粒致孔剂间隙,然后冷冻干燥去除溶剂和冰颗粒,制备三维多孔PLLA支架。这种工艺制备的多孔PLLA支架具有孔隙率高、无致孔剂残留、孔连通性好等优点。但是,存在工艺稳定性差,支架表面亲水性差和力学性能低的不足。本论文开展多孔PLLA支架制备工艺的优化研究,从新型可升华致孔剂的制备和多元PLLA溶液冻融特性的研究这两方面入手,系统研究了多孔PLLA支架的孔结构形成、制备工艺改进和表面改性方法。研究了新型可升华微球致孔剂的制备方法,将表面张力较小的混合溶剂喷射入液氮中,冻结后形成球形微颗粒。研究结果表明,体积比为70/30的1,4-二氧六环/水混合溶液喷射入液氮中冻结后,可形成分散良好、表面光洁的实心微球,控制制备工艺,尺寸为300μm~700μm的冰基微球占有较大比例,可满足多孔支架制备的需要。用该冰基微球作致孔剂制备多孔支架,可在冷冻干燥过程中完全升华去除,得到具有球形大孔结构的多孔支架。应用不同的溶剂组合溶解PLLA,研究了三元PLLA溶液的冻融特性。研究结果表明,1,4-二氧六环/二氯甲烷和1,4-二氧六环/三氯甲烷两种溶剂体系溶解PLLA配制的三元PLLA溶液,其冻融特性与溶剂的成分和含量有关。体积比为2/1的1,4-二氧六环/二氯甲烷混合溶剂,其溶解PLLA配制的PLLA溶液,在降温时仅有一个结晶峰,峰值温度为-18℃;升温时仅有一个熔化峰,峰值温度为3℃。其余三元PLLA溶液在降温过程中有两个结晶峰,在升温过程中有两个熔化峰,结晶峰和熔化峰的温度随溶剂成分的变化而改变。研究了冷冻、冻干工艺参数对于多孔PLLA支架孔壁形貌的影响。研究结果表明,PLLA溶液浇注于冰基微球间隙中,冷冻、冻干后制得的多孔PLLA支架具有大孔/小孔/微纳米纤维三级结构,支架的大孔为球形,尺寸为数百微米,与冰基微球致孔剂尺寸相对应,大孔之间的连通孔径的大小与大孔尺寸相关;支架的孔壁表面分布着大量微纳米尺度的PLLA纤维,或呈微观的粗糙不平,孔壁交叉处存在大量平均尺寸为数十微米的小孔,支架的孔隙连通性良好。调整预支架的冷冻、冻干过程,可以制备孔壁形貌呈致密状、多孔纤维状和疏松多孔状的PLLA支架,调整冰基微球致孔剂和PLLA溶液的组合,可以制备孔壁表面微结构不同的多孔PLLA支架。若支架的冻干温度设定过高时,PLLA溶液会发生融化流动,融化流动严重时,冻干后支架软化或者粉化。支架孔壁表面的微结构有利于涂层的形成。以体积比1/1的水和乙醇为溶剂溶解明胶制备溶液,可以直接涂覆于多孔PLLA支架表面,涂层与支架结合良好、分布均匀,支架的压缩强度也有一定的提高。采用含HA的明胶溶液制备了复合涂层,在SBF溶液中浸泡时,复合涂层支架和纯PLLA支架均具有良好的生物活性,这两种支架的表面均有磷酸钙盐的沉积,浸泡7天后,支架孔壁表面的微纳米PLLA纤维和明胶涂层发生部分降解。这两种支架在PBS溶液中浸泡时,支架表面也有磷酸钙盐沉积,。纯PLLA支架在PBS溶液中浸泡28天后,PLLA粘均分子量由10′104 g/mol减少至7.97′104 g/mol,PLLA分子量的减少率为20.3%,支架的质量和浸泡液的pH值随着浸泡过程的持续而发生变动。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R318.08;TQ323.4
【部分图文】：

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本文编号：2822591