PHBV多孔骨组织工程支架的制备及应用

发布时间：2017-09-11 10:48

  本文关键词：PHBV多孔骨组织工程支架的制备及应用

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【摘要】：骨组织工程主要研究骨组织的人工替代与修复，选取适用的骨组织工程支架材料和制备方法是该领域中的关键问题之一。在骨组织工程中，多孔支架的材料性能、孔隙形貌、孔隙率及机械强度等十分重要。 聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）（PHBV）是一种由微生物合成的聚酯，不仅具有良好的生物可降解性和生物相容系，而且机械性能优异，因此近年来PHBV在骨组织工程支架领域得到越来越多的关注。目前PHBV多孔支架的制备方法主要为盐沥出法和静电纺丝法，由于这几种方法存在局限性，本研究采用热致相分离法及相分离-盐沥出法相结合制备PHBV多孔骨组织工程支架，旨在提供具有潜在应用价值的骨组织工程支架材料。 本文研究了相分离温度、冷却速度、聚合物浓度及致孔剂种类、致孔剂含量等因素对PHBV多孔支架微观结构、孔隙率、力学性能等的影响。研究结果显示： （1）利用相分离法制备PHBV多孔支架时，相分离温度对多孔支架的微观结构影响较大。当相分离温度在二氧六环结晶温度以上时，，PHBV在降温过程中会结晶，导致支架的整体形貌为球粒堆积状。当相分离温度低于二氧六环结晶温度时，溶剂结晶占主导，所形成的多孔支架形貌为蜂窝状多孔结构，其中孔径为90μm-10μm左右，孔隙率约78%-92%。当相分离温度为液氮温度时，由于传热的不均匀，支架中会产生叶脉状的多孔结构，孔径约为3μm。支架的孔径和孔隙率均随聚合物浓度的增加而减小；对于球粒结构的PHBV支架，球粒直径也随聚合物浓度而减小。 （2）利用相分离-盐沥出相结合法可以制备出具有大孔-小孔结构的PHBV多孔支架，大孔的孔径由致孔剂粒子决定，小孔孔径由相分离温度决定。利用该方法得到PHBV多孔支架的压缩性能要优于用盐沥出法制备的PHBV多孔支架。故采用相分离-盐沥出方法可以获得具有高孔隙率、力学性能良好的、三维孔隙结构的PHBV多孔支架。 组织工程支架不仅是为细胞提供生长空间及物理支持，开发能促进细胞在其上黏附、增殖、分化的、具有生物活性的组织工程支架是组织工程支架发展的方向。本文在制备了三维PHBV多孔支架的基础上，通过表面涂层方式在PHBV支架表面引入具有良好细胞相容性的聚（甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸二乙氨基乙酯）P(MMA-DEA)。P(MMA-DEA)涂层的引入可以增加PHBV多孔支架的亲水性，同时在支架中引入含氮基团，可促进人脂肪干细胞（hADSCs）在PHBV多孔支架上的黏附。体外成骨诱导7天后,可以检测到hADSCs在表面涂层改性的PHBV支架上分泌碱性磷酸酶。体外诱导21天后，采用茜素红染色法可观察到钙沉积，说明hADSCs可以在P(MMA-DEA)表面涂层的PHBV多孔支架上黏附、增殖及分化，该种表面改性PHBV支架具有应用于骨修复领域的潜能。 通过复合方式在PHBV支架中引入具有生物活性的甲壳素纳米晶。甲壳素纳米晶的引入不仅可以提高PHBV多孔支架的力学性能，同时可以改善支架的表面性质，提高支架的亲水性。在PHBV/甲壳素纳米晶复合支架上接种hADSCs，体外成骨诱导培养结果显示hADSCs能在该种复合支架上正常黏附、增殖及分化，该种纳米复合改性PHBV支架具有应用于骨修复领域的潜能。
【关键词】：PHBV 骨组织工程 多孔支架 表面涂层 甲壳素纳米晶 hADSC
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08;R687
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 引言10-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 骨的结构、生成及转化11-13
• 1.2 骨组织工程13-21
• 1.2.1 骨组织工程简介13
• 1.2.2 骨组织工程中的种子细胞13-14
• 1.2.3 骨组织工程支架材料14-18
• 1.2.4 骨组织工程支架的制备方法18-21
• 1.3 本课题的提出与主要研究内容21-23
• 第二章 热致相分离法制备 PHBV 多孔支架23-33
• 2.1 前言23-25
• 2.2 实验与表征25-26
• 2.3 结果与讨论26-32
• 2.3.1 PHBV/二氧六环相分离行为26-28
• 2.3.2 溶剂结晶及高分子结晶对支架微观形貌的影响28-29
• 2.3.3 冷却速率对支架形貌的影响29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 相分离法-盐沥出法结合制备 PHBV 多孔支架33-41
• 3.1 前言33
• 3.2 实验与方法33-35
• 3.3 结果与讨论35-40
• 3.3.1 PHBV 多孔支架外观35-36
• 3.3.2 PHBV 多孔支架微观形貌36-37
• 3.3.3 孔剂粒径、含量对支架孔隙率的影响37-38
• 3.3.4 PHBV 多孔支架的力学性能38-40
• 3.4 本章小节40-41
• 第四章 PHBV 多孔支架表面改性及 hADSCs 成骨诱导培养41-52
• 4.1 前言41-42
• 4.2 实验与表征42-44
• 4.3 结果与讨论44-51
• 4.3.1 PHBV 多孔支架表面改性形貌44-45
• 4.3.2 红外分析45-46
• 4.3.3 接触角分析46-47
• 4.3.4 hADSC 在支架上的形貌及增殖47-49
• 4.3.5 碱性磷酸酶（ALP）活性49-50
• 4.3.6 hADSC 在支架上的矿化情况50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 PHBV/甲壳素纳米晶（CNC）复合支架制备及 hADSCs 成骨诱导培养52-65
• 5.1 前言52-53
• 5.2 实验与方法53-56
• 5.3 结果与讨论56-63
• 5.3.1 甲壳素纳米晶形貌56-57
• 5.3.2 PHBV/CNC 复合支架微观形貌57-58
• 5.3.3 PHBV/CNC 复合支架元素分析及表面亲疏水性58-59
• 5.3.4 PHBV/CNC 复合支架的力学性能59-60
• 5.3.5 hADSCs 在 PHBV/CNC 复合支架表面粘附及增殖60-61
• 5.3.6 碱性磷酸酶（ALP）活性61-63
• 5.3.7 hADSCs 在 PHBV/CNC 复合支架上的矿化情况63
• 5.4 本章小结63-65
• 第六章 结论与展望65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-74
• 在学研究成果74-75
• 致谢75

【参考文献】

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本文编号：830249