超声处理对组织工程骨支架性能的影响

发布时间：2022-01-17 05:02

　　为改善组织工程骨支架机械性能、表面孔隙形貌及内部微观颗粒结构,利用自行研制机械式挤出3D打印装置制备PVA/SF/HA复合材料组织工程骨支架,通过超声波处理以达到对组织工程骨支架的改性。探究在频率40kHz,功率为70W,处理时长为90s、280s、480s的三种不同情况下,通过进行SEM、XRD、FT-IR和力学实验测试来表征样品。结果表明:经超声波处理过的支架,其抗压缩和抗剪切性能均有较为明显的提高,表面孔隙形貌和微观颗粒结构也都有显著改善,并且随超声波处理时间的增加,力学性能和表面形貌的改善越明显。 

【文章来源】：机械设计与制造. 2020,(11)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

组织工程骨支架

支架表面是细胞与植入支架首先进行接触的部位，故其对于细胞对植入支架的反应效果有重要影响，因此对骨组织工程支架进行表面改性处理，改善表面结构形貌可以提高支架在生物体内的结合程度[5]。研究认为，表面微结构、孔隙及表面粗糙度等对细胞在支架上的粘附、增殖以及分化均有重要的意义，对营养物质的吸附也有重要的影响。因此，在支架表面构造成表面粗糙的多孔隙结构具有重要意义。试验样品的低倍SEM图，如图2所示。由图可知，对照组的PVA/SF/HA复合材料组织工程骨支架表面光滑，粗糙度低基本没有微米孔隙，这不利于细胞和营养物质的附着，通过超声波处理的支架，其表面发生明显变化，表面变得粗糙，并且表面存在较多微米级孔隙，并且随着超声波处理时间的增加，表面孔隙明显增加，这有助于支架表面吸附营养物质和细胞的附着与生长，有利于提高PVA/SF/HA复合材料组织工程骨支架在体内的整合。3.2 FT-IR分析

PVA/SF/HA复合材料粒子的SEM图，如图5所示。颗粒形貌不仅仅影响复合材料的力学性能，而且影响复合材料的生物降解性能，如棒状结构的纳米粒子更易于被细胞吞噬[9]，由图可知，未经超声波加工处理的粒子形貌为絮状结构，这种结构的力学性能差，经超声波加工处理的粒子形貌为棒状，这有助于提高其力学强度[10]。通过图还可看出，随超声波处理时间增加，棒状颗粒数量越多。3.5 压缩性能实验

【参考文献】：
期刊论文
[1]骨组织工程支架材料及其表面修饰的研究进展[J]. 冯婧,公柏娟,李志民,宋子琦,鞠昊,孙宏晨.  医学综述. 2017(12)
[2]丝素蛋白-聚乙烯醇复合凝胶对骨组织工程支架性能的影响[J]. 高欣欣,许燕,周建平,张旭婧,胡国玉.  燕山大学学报. 2017(02)
[3]小孔去毛刺的超声波加工可行性的研究[J]. 甘露华,丁艳红.  中国农机化学报. 2015(05)
[4]纳米羟基磷灰石/聚氨酯支架材料体外的生物活性和降解性[J]. 董志红,李玉宝,王学江.  硅酸盐学报. 2008(11)
[5]FTIR用于变性蛋白质二级结构的研究进展[J]. 卢雁,张玮玮,王公轲.  光谱学与光谱分析. 2008(01)
[6]纳米羟基磷灰石形貌对复合材料力学强度的影响[J]. 高卫民,阮承祥,陈运法.  材料科学与工程学报. 2006(05)

博士论文
[1]利用高场强超声波增强大豆蛋白凝胶性及凝胶缓释效果[D]. 胡昊.华中农业大学 2014
[2]具有二级三维网络结构的壳聚糖/羟基磷灰石骨组织工程复合支架材料的构建及其生物性能研究[D]. 王冠聪.山东大学 2012

硕士论文
[1]家蚕丝素蛋白自组装行为及其在药物缓释方面的研究[D]. 王群.苏州大学 2015
[2]羟基磷灰石—硅灰石/丝素蛋白复合材料的制备及表征[D]. 赵松.苏州大学 2012



本文编号：3594090