磷酸钙生物活性陶瓷支架孔尺寸的精确调控及骨再生修复效果

发布时间：2023-03-23 03:15

　　成骨和成血管是骨再生修复,尤其是大缺损修复过程中两个重要的环节。构建良好的多孔结构支架微环境快速推进成骨和成血管的过程,是骨缺损修复材料研究的重要方向,具有重要的科学意义和临床价值。本研究通过磷酸钙生物活性粉体原料的仿生制备和成型工艺参数的调控,突破3D打印磷酸钙生物活性陶瓷材料的关键技术,实现高固相含量和低有机添加剂加入量的生物活性陶瓷浆料打印,获得支架外形尺寸和内部微结构的精确调控。精确控制支架内部贯通孔尺寸,系统研究不同孔尺寸多孔支架对细胞成骨、成血管分化潜能,并结合动物模型进一步揭示其对不同类型骨缺损再生修复效果的影响规律,阐明其骨再生适配机制,为个性化生物活性陶瓷支架设计和新型骨再生修复材料研究提供重要的科学依据。(1)3D打印外形及内部孔尺寸精确可控的磷酸钙支架通过对打印粉体原料的仿生制备,得到具有高固相含量(50 vt%)、低有机添加剂(¹ wt%)的β-磷酸三钙(β-TCP)生物活性陶瓷打印浆料。系统研究支架成型尺寸-打印参数-环境参数之间的关系,自主设计磷酸钙支架成型的环境控制系统,实现成型-固化匹配性打印,突破3D Plotting对大尺寸、不...

【文章页数】：161 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstracts
中英文缩略词表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 骨组织与骨修复生物材料
        1.2.1 骨组成与结构
        1.2.2 骨组织再生与骨修复材料
    1.3 磷酸钙生物活性陶瓷材料
        1.3.1 CaP生物活性陶瓷材料
        1.3.2 CaP生物陶瓷材料在骨修复治疗中的应用
    1.4 3D打印磷酸钙陶瓷支架
        1.4.1 陶瓷材料的3D打印技术
        1.4.2 3D打印陶瓷支架的研究现状
    1.5 多孔骨支架的研究
        1.5.1 多孔结构的作用
        1.5.2 多孔骨支架的研究现状
    1.6 课题研究意义与内容
        1.6.1 研究目的与意义
        1.6.2 研究内容
第二章 外形及微结构精确可控的磷酸钙支架的研制及理化性能研究
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 仪器与试剂
        2.2.2 实验方法
            2.2.2.1 打印原料β-TCP粉体的制备
            2.2.2.2 打印浆料的配制
            2.2.2.3 β-TCP支架的制备
            2.2.2.4 测试与表征
    2.3 结果
        2.3.1 β-TCP粉体表征
        2.3.2 β-TCP浆料表征
        2.3.3 3D打印β-TCP支架的表征
    2.4 讨论
    2.5 本章小结
第三章 3D打印不同孔尺寸磷酸钙支架对m MSCs成骨分化和HUVECs成血管分化的影响及作用机制研究
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 实验仪器
        3.2.2 实验方法
            3.2.2.1 支架制备与灭菌
            3.2.2.2 mMSCs细胞的培养与接种
            3.2.2.3 支架对mMSCs细胞成骨分化的影响
            3.2.2.4 HUVECs细胞的培养与接种
            3.2.2.5 支架对HUVECs细胞成血管分化的影响
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 3D打印不同孔尺寸β-TCP支架对mMSCs细胞行为的影响
            3.3.1.1 mMSCs细胞形貌与黏附
            3.3.1.2 mMSCs细胞增殖
            3.3.1.3 mMSCs细胞成骨分化
        3.3.2 3D打印不同孔尺寸β-TCP支架对HUVECs细胞行为的影响
            3.3.2.1 HUVECs细胞增殖
            3.3.2.2 HUVECs细胞成血管分化
    3.4 本章小结
第四章 3D打印不同孔尺寸磷酸钙支架肌袋植入血管再生效果的研究
    4.1 引言
    4.2 动物实验
        4.2.1 实验动物及场地
        4.2.2 实验试剂与仪器
        4.2.3 实验方法
            4.2.3.1 手术方案的制订
            4.2.3.2 支架肌袋植入实验
            4.2.3.3 术后取样
            4.2.3.4 血管形成检测
            4.2.3.5 统计分析
    4.3 结果
        4.3.1 两周血管形成结果
            4.3.1.1 大体观察结果
            4.3.1.2 HE染色结果
            4.3.1.3 免疫组化VEGF和 CD31 染色结果
        4.3.2 一个月血管形成结果
            4.3.2.1 大体观察结果
            4.3.2.2 HE染色结果
            4.3.2.3 免疫组化VEGF和 CD31 染色结果
    4.4 讨论
    4.5 本章小结
第五章 3D打印不同孔尺寸磷酸钙支架长骨缺损植入修复效果及机制的研究
    5.1 引言
    5.2 动物实验
        5.2.1 实验动物及场地
        5.2.2 实验试剂与仪器
        5.2.3 实验方法
            5.2.3.1 手术方案的制订
            5.2.3.2 胫骨缺损植入实验
            5.2.3.3 术后取样
            5.2.3.4 骨形成检测分析
            5.2.3.5 血管形成检测分析
            5.2.3.6 数据分析与处理
    5.3 结果
        5.3.1 骨再生修复效果
            5.3.1.1 大体观察结果
            5.3.1.2 HE染色结果
            5.3.1.3 MASSON染色结果
        5.3.2 血管形成
            5.3.2.1 术后7 天组织切片染色结果
            5.3.2.2 术后14 天组织切片染色结果
            5.3.2.3 术后一个月组织切片染色结果
            5.3.2.4 术后早期体内细胞VEGF蛋白表达结果
    5.4 机制研究与讨论
    5.5 本章小结
第六章 3D打印不同孔尺寸磷酸钙支架扁骨缺损植入修复效果及机制的研究
    6.1 引言
    6.2 动物实验
        6.2.1 实验动物
        6.2.2 实验试剂与仪器
        6.2.3 实验方法
            6.2.3.1 手术方案的制订
            6.2.3.2 颅骨缺损植入实验
            6.2.3.3 术后取样
            6.2.3.4 骨形成检测分析
            6.2.3.5 血管形成检测分析
            6.2.3.6 数据分析与处理
    6.3 结果
        6.3.1 骨再生修复效果
            6.3.1.1 大体观察结果
            6.3.1.2 Micro-CT重建结果
            6.3.1.3 生物力学性能评价结果
            6.3.1.4 HE染色结果
            6.3.1.5 MASSON染色结果
        6.3.2 血管形成
            6.3.2.1 术后7 天组织切片染色结果
            6.3.2.2 术后14 天组织切片染色结果
            6.3.2.3 术后一个月组织切片染色结果
            6.3.2.4 术后早期体内细胞VEGF蛋白表达结果
    6.4 机制研究与讨论
    6.5 本章小结
结论
创新点
参考文献
攻读博士期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3768165