复合涂层增强多孔HA陶瓷支架及其性能表征

发布时间：2017-06-11 17:09

  本文关键词：复合涂层增强多孔HA陶瓷支架及其性能表征，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于具有良好的生物相容性、骨传导性,羟基磷灰石(HA)被广泛应用于骨组织工程。然而其高脆性和低强度却极大的限制了HA的应用。此外,高温烧结过程的HA高度结晶,生物活性低,不利于诱导新骨生成。高分子涂覆是骨组织工程改性HA的主要方法之一。骨组织工程支架需满足以下基本要求：(1)优良的生物相容性；(2)良好的贯通性和较高的孔隙率；(3)优良的力学性能；(4)良好的细胞/材料界面；(5)低毒或无毒性。 本课题利用离子滤除法制备了多孔HA支架,随后,利用聚己内酯(PCL)分别复合纳米羟基磷灰石粉末(nHA)或微纳米生物玻璃粉末(nBG)涂覆HA多孔支架,nHA和nBG粉末添加量均为(10—40)wt%并表征其微观结构、孔隙率、力学性能等。选取力学性能最优的支架进行仿生矿化、细胞实验和异位成骨实验,并取得了满意结果。本实验获得以下主要结论： (1)使用粒子滤除法能够制备出贯通性好、孔径分布均匀、孔隙率较高的多孔HA陶瓷支架,且支架力学性能基本满足骨组织工程的要求。 (2)复合涂层涂覆多孔HA支架后对其力学性能有较大提高,且孔隙率几乎保持不变,最优力学性能均在粉末含量为30wt%时取得,并命名为nHA-PCL/HA和nBG-PCL/HA复合支架,最大抗压强度分别为1.98MPa和1.78MPa。 (3)HA、PCL/HA、nHA-PCL/HA和nBG-PCL/HA四组支架矿化21天后微观结构照片显示,nBG-PCL/HA复合支架表面促进生成较多的磷灰石矿化物,说明nBG-PCL/HA复合支架具有最高的生物活性。 (4)细胞实验结果显示,成骨细胞在支架上均能够正常生长,说明各支架具有良好的生物相容性。 (5)支架在实验犬背部肌肉组织内植入2个月的组织学检测显示,四种支架内均有新骨形成,尤其是nHA-PCL/HA和nBG-PCL/HA孔内有更多的新生骨组织,说明这两种支架表面复合涂层中的生物活性纳米颗粒对诱导新骨生成具有积极的促进作用。
【关键词】：骨组织工程 PCL 生物玻璃 复合支架 仿生矿化 组织学染色
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 组织工程材料的研究进展13-18
• 1.2.1 生物材料的发展历程13-14
• 1.2.2 骨组织工程对生物支架材料的性能要求14-15
• 1.2.3 骨组织工程常用支架材料15-18
• 1.3 骨组织工程支架制备技术18-22
• 1.4 多孔HA支架改性22-23
• 1.4.1 力学性能改性22-23
• 1.4.2 仿生矿化性能改性23
• 1.5 多孔支架与组织再生的关系23-24
• 1.5.1 多孔支架结构对成骨细胞的影响23-24
• 1.5.2 多孔生物支架结构对骨组织再生的关系24
• 1.6 本课题研究意义和内容24-26
• 1.6.1 本课题研究意义24-25
• 1.6.2 本课题研究内容25-26
• 第二章 实验材料、实验仪器和表征方法26-32
• 2.1 实验材料26-28
• 2.1.1 支架制备所需实验材料26
• 2.1.2 仿生矿化实验所需试剂26-27
• 2.1.3 体内植入实验所需试剂27-28
• 2.2 实验仪器28-29
• 2.2.1 支架制备所需仪器28
• 2.2.2 支架体内植入实验过程所需仪器28-29
• 2.3 实验主要检测方法29-32
• 2.3.1 HA支架结构分析29
• 2.3.2 收缩率测定29-30
• 2.3.3 孔隙率的测定30
• 2.3.4 抗压强度测试30
• 2.3.5 Alarmar Blue检测30-31
• 2.3.6 HE、甲苯胺蓝、改良Masson染色检测31-32
• 第三章 复合涂层涂覆HA支架及表征32-44
• 3.1 引言32-34
• 3.2 多孔HA陶瓷支架的制备34
• 3.3 结果与讨论34-38
• 3.3.1 多孔HA陶瓷支架的相成分34
• 3.3.2 多孔HA支架的结构34-36
• 3.3.3 多孔HA支架的孔隙率36-37
• 3.3.4 多孔HA支架的抗压强度37-38
• 3.4 复合涂层的制备38-39
• 3.5 复合支架的性能表征39-43
• 3.5.1 复合支架的孔隙率39-40
• 3.5.2 复合支架的表面结构40-41
• 3.5.3 复合支架的力学性能41-42
• 3.5.4 复合支架亲水性42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 支架的生物矿化性能和细胞行为研究44-55
• 4.1 引言44
• 4.2 仿生矿化工艺44
• 4.2.1 SBF的配制44
• 4.2.2 矿化过程44
• 4.3 支架的生物矿化性能研究44-48
• 4.4 矿化过程对支架抗压强度的影响48-50
• 4.5 支架的细胞实验50-54
• 4.5.1 成骨细胞的培养50
• 4.5.2 成骨细胞传代培养50-51
• 4.5.3 细胞的接种51
• 4.5.4 Alamar Blue检测细胞增殖情况51-52
• 4.5.5 细胞SEM形貌观察52-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第五章 体内植入实验55-62
• 5.1 引言55-56
• 5.2 体内实验具体步骤56-57
• 5.2.1 支架的植入56-57
• 5.2.2 支架表观形貌观察57
• 5.3 组织学染色57-61
• 5.3.1 组织学染色技术简介57-58
• 5.3.2 支架组织学染色分析58-61
• 5.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文76

【参考文献】

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本文编号：442070