3D打印胶原—壳聚糖仿生支架治疗脊髓损伤的实验研究

发布时间：2020-06-16 08:38

【摘要】：【目的】利用三维打印技术联合真空冷冻干燥技术构建同时具有良好生物相容性和力学性能的仿生脊髓支架;探究3D打印的胶原-壳聚糖支架在脊髓损伤后的修复作用。【材料和方法】1.脊髓仿生支架的制备:胶原-壳聚糖材料在低温条件下进行混合;取出一部分直接在真空冷冻机中冷冻干燥;另一部分复合物利用三维打印技术制成多孔结构支架,-80℃低温保存过夜,真空冷冻机干燥后得到3D打印的胶原-壳聚糖支架。观察成型后的支架成丝和自身的孔径等表观特征;采用重量法测定支架孔隙率及吸水率;支架浸泡24h后,力学试验机检测支架的弹性模量。2.脊髓损伤模型的手术分组:选取成年雌性SD大鼠40只,体重250-300g,利用挂线法制备T8脊髓全横断损伤模型,待完全止血后,即刻植入胶原-壳聚糖支架。根据支架种类的不同分为4组:暴露脊髓后直接缝合肌肉皮肤空白对照组(sham)、无支架植入单纯损伤组(SCI)、移植直接冷冻干燥支架组(SCI+S)、移植3D打印支架组(SCI+3D-S)。3.检测脊髓仿生支架的修复作用:术后8周,采集各组大鼠脊髓的MRI和DTI数据评价脊髓损伤后微观结构形态的变化;术后8周,采集各组大鼠双后肢的电生理活动;术后每周,采用双盲法通过BBB评分和倾斜爬壁试验评价各组大鼠后肢运动功能的恢复;取材后观察脊髓大体修复情况;切片做HE染色、镀银染色及NF免疫荧光染色观察支架修复损伤空洞及促进神经再生的效果。【结果】1.3D打印的仿生脊髓支架(3D-S)吸水率为804.65±16.3%、孔隙率为86.36±2.9%、弹性模量为26.68±1.89kPa;而直接冷冻干燥的支架(S)吸水率为1025.54±20.5%、孔隙率为64.74±1.5、弹性模量为14.38±1.36kPa。提示3D打印脊髓仿生支架具有良好的力学性能,更适合作为脊髓移植物。2.挂线法保证离断脊髓的彻底性。离断瞬间大鼠后肢剧烈抽搐后肌肉松弛无力,痛觉刺激后肢无回缩反应,提示全横断大鼠模型造模成功。3.术后8周,SCI+3D-S组大鼠的MRI和DTI检测、电生理活动、BBB评分和斜板实验结果均明显优于SCI组和SCI+S组。支架组的HE染色结果发现损伤后形成的空洞明显少于单纯损伤组的大鼠,镀银染色和NF免疫荧光结果发现支架组促进脊髓损伤后的神经再生,其中3D支架组最有利于脊髓损伤后大鼠神经再生和修复。【结论】3D打印的多孔胶原-壳聚糖仿生支架改善脊髓微观结构,填补脊髓损伤空洞并促进神经纤维及轴突再生及后肢感觉及运动功能恢复,是一种具有良好应用前景的治疗脊髓损伤的支架。
【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R651.2
【图文】：

图 1 为胶原壳聚糖支架。A 为 3D 打印过程，B 为 3D 打印成型的胶原-壳聚糖支架，C 为 3D 打印机，D 为直接冷冻干燥的胶原-壳聚糖支架，E 为裁剪消毒后的两种脊髓支架。1.2.2 物理及力学测定物理学测定：支架浸泡 PBS 后变软，具有延展性，3D 打印仿生脊髓支架（3D-S）吸水率为 804.65±16.3%、孔隙率为 86.36±2.9%、弹性模量为 26.68±3.89kPa；而直接冷冻干燥的支架（S）吸水率为 1025.54±20.5%、孔隙率为64.74±1.5、弹性模量为 14.38±3.36kPa。力学测定：3D-S 支架压缩位移为 10.26±0.46mm，压缩应力为 0.06±0.008MPa，弹性模量为 26.68±3.89kPa；S 支架压缩位移为 9.89±0.85mm，压缩应力为 0.04±0.002MPa，弹性模量为 14.38±3.36kPa。

天津医科大学硕士学位论文 一、3D 打印技术制备脊髓仿生支架表 1：不同制备方法的支架的吸水率、孔隙率和弹性模量材料吸水率 孔隙率 弹性模量（%） （%） （kPa）冷冻干燥胶原-壳聚糖支架1025.54±20.5 64.74±1.5 14.38±3.353D 打印胶原-壳聚糖支架804.65±15.3 86.36±2.9 26.68±3.89

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本文编号：2715811