Pickering乳液模板法结合3D打印技术制备多级连通孔结构的生物支架
发布时间：2020-11-17 14:59
随着医疗技术的迅速发展,应用于临床的医疗手段日新月异,传统的生物医用材料已经不能完全满足新技术提出的更高要求。因此,研发同时满足多种临床要求的生物医用材料一直是科研工作者关注的重点。我们通过对天然细胞外基质的结构进行模拟,设计并制备得到了生物相容性良好、有利于细胞增殖分化、具有药物装载释放性能的生物多孔支架,通过将传统与新兴制备方法进行结合,拓宽了生物多孔支架的制备思路,也为生物支架的结构设计提供了新的可能。主要的研究内容与结果如下:1、以疏水改性SiO_2(h-SiO_2)纳米粒子为稳定粒子、聚己内脂(PCL)与聚乳酸(PLLA)的CH_2Cl_2溶液为油相,制备了油包水型的Pickering乳液。采用3D打印技术将乳液打印成层状栅栏结构h-SiO_2/PCL-PLLA复合支架。该支架具备多级孔结构,有数十微米的小孔、数百微米的中孔和毫米级规整大孔。研究了制备条件对支架性能的影响,发现当聚合物浓度为6 w/v%、稳定粒子含量为2.5 w/v%、内相体积为75%时,支架具有最佳的综合性能。以恩诺沙星(ENR)作为负载药物进行体外药物释放实验,结果表明支架在10 h后释放出了98%的ENR,释放速率与效率均得到兼顾,且其释放过程符合Hixson-Crowell模型。在细胞培养实验中,培育7天后支架表面形成了细胞融合层,证明支架的生物相容性良好。2、以h-SiO_2纳米粒子为稳定粒子,分散有CaCO_3纳米粒子的PCL的CH_2Cl_2溶液为油相、溶解有葡萄糖酸内酯(GDL)的海藻酸钠(ALG)水溶液为水相,结合Pickering乳液模板法和3D打印技术制备得到了具有多重载药功能的h-SiO_2/PCL/ALG-Ca复合多孔支架。通过这种方式,可同时在支架的油相中装载油溶性药物和在水相中装载水溶性药物,进一步完善了支架载药体系。研究发现,CaCO_3纳米粒子的含量对支架性能影响较大,当其含量为0.1 w/v%时,乳液具备良好的稳定性和可打印性,支架表现出高度连通的内部孔结构和最佳的力学性能;并且在药物装载释放表征中表现优异,对油溶性药物表现出了快速、完全的释放行为,70 h后,ENR释放量高达95%,对水溶性药物则表现出了缓慢、持续的控释行为,大大拓宽了复合支架在生物工程领域的应用。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R318.08;TP391.73
【部分图文】：
图 1-1 中国生物医用材料市场规模[12]Fig. 1-1 Market scale of biomedical materials in China[12]前，既能作为支架支撑、引导受损组织的生长修复，又能降低感染几率，最少植入时受体的免疫排斥反应的生物支架的研究已经成为了科研工作者们热点，并且可预期这一领域将继续长期蓬勃发展。
邻两个液滴之间的不同排列方式：（a）双层紧密规粒聚集低密度网络结构排列[55]epresentation of alternative stabilizing arrangements of approaching emulsion droplets: (a) separate closely par interfaces; (b) single layer of bridging particles; anregated particles[55]液的影响因素指由固体粒子进行稳定的乳液，影响其稳定性及乳子含量之外，还有粒子最初分散介质与内相体积比8]。
图 2-1 具备多级连通孔结构的 h-SiO2/PCL-PLLA 复合支架的制备过程示意图Fig. 2-1 Schematic illustration of the fabrication of a hierarchical porous h-SiO2/PCL-PLLAscaffold2.2.5 支架孔隙率的测量支架的孔隙率（ε）通过测量支架的表观密度（ρS）与绝对密度（ρf）计算得到。其中，支架的绝对密度指的是与支架化学组成成分完全一致的致密纳米复合薄膜的堆积密度。而支架的表观密度与绝对密度均通过对应样品的重量与体积之比计算得到。最后，通过公式（2-1）计算得到支架的孔隙率。每个配方均测试 3 次，并取其平均值作为最终的结果。(2-1)
【参考文献】
本文编号：2887637
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R318.08;TP391.73
【部分图文】：
图 1-1 中国生物医用材料市场规模[12]Fig. 1-1 Market scale of biomedical materials in China[12]前，既能作为支架支撑、引导受损组织的生长修复，又能降低感染几率，最少植入时受体的免疫排斥反应的生物支架的研究已经成为了科研工作者们热点，并且可预期这一领域将继续长期蓬勃发展。
邻两个液滴之间的不同排列方式：（a）双层紧密规粒聚集低密度网络结构排列[55]epresentation of alternative stabilizing arrangements of approaching emulsion droplets: (a) separate closely par interfaces; (b) single layer of bridging particles; anregated particles[55]液的影响因素指由固体粒子进行稳定的乳液，影响其稳定性及乳子含量之外，还有粒子最初分散介质与内相体积比8]。
图 2-1 具备多级连通孔结构的 h-SiO2/PCL-PLLA 复合支架的制备过程示意图Fig. 2-1 Schematic illustration of the fabrication of a hierarchical porous h-SiO2/PCL-PLLAscaffold2.2.5 支架孔隙率的测量支架的孔隙率（ε）通过测量支架的表观密度（ρS）与绝对密度（ρf）计算得到。其中，支架的绝对密度指的是与支架化学组成成分完全一致的致密纳米复合薄膜的堆积密度。而支架的表观密度与绝对密度均通过对应样品的重量与体积之比计算得到。最后，通过公式（2-1）计算得到支架的孔隙率。每个配方均测试 3 次，并取其平均值作为最终的结果。(2-1)
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 张镇;王本力;;我国生物医用材料产业发展研究[J];新材料产业;2015年03期
本文编号：2887637
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