用于制作三维软组织支架的压印成形系统与工艺研究

发布时间：2017-05-08 13:11

  本文关键词：用于制作三维软组织支架的压印成形系统与工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：组织工程的三个基本要素为细胞、生长信息与支架。支架为组织的生长提供模板与支撑,对于组织的重建起着核心作用。在构建软组织时,由于其有体积大、具有复杂血管网络等特点,因此软组织支架要求其内部具有导通的三维微流道系统,传统多孔支架的制造方法都不能成形该结构。近些年,由于快速成形技术的发展与广泛应用,具有复杂结构支架的制造越来越容易,但是其主要适用于人工合成材料。如丝素蛋白、胶原、纤维素、壳聚糖和明胶等天然生物材料,其与细胞外基质特性相似,主要用于微负型技术制作单层支架,通过手动组装成为三维支架,其制作效率与加工精度不高。针对上述问题,本文研究了三维微流道支架压印成形系统构建及成形工艺优化,并对支架的结构精度与生物相容性进行了评价。搭建了三维分层压印成形机的软硬件系统。硬件主要包括:三维运动平台、压印冷冻模块、注射模块、加热保温模块和模具。使用图形用户界面应用程序开发框架Qt库与C++语言编写了控制软件。利用该三维分层压印成形机成功制作出了具有三维微流道结构的软组织支架。研究优化了三维支架压印成形的工艺参数。通过压力测试实验和溶胀性测试实验,研究了明胶材料的力学性能及溶胀性;通过使用Solid Works软件设计了内部具有微流道结构的三维支架模型,并制作了硅胶模具;通过对注射泵的校准实验,提高了注射泵的注射精度;通过对支架后处理实验的研究,优化了明胶与酶交联的温度与时间;使用Ansys软件对支架内部流道进行了流体力学分析。评价了三维明胶支架的微流道结构、流道导通性及生物学性能。通过测量微流道的结构尺寸评价微流道的制造精度;通过灌流实验,评价了支架内部流道的导通性;通过将血管内皮细胞种植在三维支架流道内并静态培养3天,评价了支架的生物学性能。本研究表明,通过搭建的三维压印成形机,能够使用明胶制作具有三维微流道结构的软组织支架,且支架成形效率与成形精度较高,实验结果表明利用该分层压印成形机制作的明胶支架具有良好的生物相容性。
【关键词】：软组织支架 三维微流道 分层压印
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景与选题意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 论文研究内容12-14
• 2 三维分层压印成形机的系统构建14-28
• 2.1 分层压印技术的成形原理14
• 2.2 硬件系统构建14-23
• 2.3 软件系统构建23-26
• 2.4 本章小结26-28
• 3 三维微流道支架压印成形工艺研究28-48
• 3.1 支架材料的选择及表征28-35
• 3.2 支架的设计35-36
• 3.3 支架的制作流程36-37
• 3.4 工艺研究37-42
• 3.5 支架模型流体力学分析42-45
• 3.6 本章小结45-48
• 4 三维微流道支架的性能研究48-54
• 4.1 支架流道成形精度实验研究48-49
• 4.2 支架流道的灌流实验及导通性评价49-51
• 4.3 支架的生物学评价51-52
• 4.4 本章小结52-54
• 5 结论与展望54-56
• 5.1 结论54-55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-61
• 附录A61-64
• 附录B64-72
• 攻读学位期间发表的学术论文目录72-73
• 致谢73

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本文编号：351221