【摘要】：隨著心臟瓣膜病的發(fā)病率不斷上升,利用3D打印技術(shù)制造具備良好生長、修復(fù)及重建能力的組織工程瓣膜成為了人工心臟瓣膜研究的熱點(diǎn)。瓣膜的建模、水凝膠材料的打印、瓣膜的成型工藝以及打印后細(xì)胞的損傷給制造組織工程瓣膜帶來了巨大的挑戰(zhàn)。本文針對心臟主動脈瓣膜3D打印及細(xì)胞損傷分析開展研究如下:首先,針對心臟主動脈瓣膜的結(jié)構(gòu)提出模具輔助打印概念,同時結(jié)合薄膜殼理論和心瓣流體力學(xué)理論構(gòu)建出心臟主動脈瓣葉、瓣葉輔助模具及瓣葉封閉環(huán)的模型,輔助模具為主動脈瓣葉提供力學(xué)支撐及維持瓣葉型面,可以有效防止瓣葉結(jié)構(gòu)的坍塌。構(gòu)建的模型與人體天然的心臟主動脈瓣膜相比其幾何形態(tài)和尺寸參數(shù)相近。其次,研究水凝膠從微針頭擠出時脹大行為對瓣膜成形精度的影響,通過仿真分析、擠出實(shí)驗(yàn)得出黏度、擠出壓力對擠出脹大行為的影響規(guī)律及程度。結(jié)果顯示:黏度決定水凝膠材料在基底平臺上的成型,并且隨著黏度的增大擠出脹大比減小;擠出壓力影響水凝膠材料的成型質(zhì)量,并且隨著擠出壓力的增大擠出脹大比增大。然后,分析瓣葉支撐模具、瓣葉及瓣葉封閉環(huán)的關(guān)鍵打印路徑,針對關(guān)鍵路徑通過多次實(shí)驗(yàn)調(diào)整打印參數(shù)和打印路徑�；谀＞咻o助打印工藝,利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%的泊洛沙姆、質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2%、6%的海藻酸鈉-明膠水凝膠打印出完整的心臟主動脈瓣膜。與浴打印工藝構(gòu)建的瓣膜相比,其加工周期較短,打印成本較低,同時成型后材料雜質(zhì)少。最后,考慮混合骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)行心臟主動脈瓣膜打印后細(xì)胞的損傷,結(jié)合細(xì)胞損傷的數(shù)學(xué)模型,在以細(xì)胞所受載荷時長、內(nèi)部最大打印壓力為細(xì)胞損傷衡量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)則下,通過仿真分析來研究不同噴嘴長度、噴嘴直徑對細(xì)胞損傷的影響。結(jié)果顯示:隨著噴嘴長度的增加,細(xì)胞內(nèi)部壓力峰值增大,細(xì)胞所受載荷時長增長幅度趨于穩(wěn)定;隨著噴嘴直徑的減小,細(xì)胞內(nèi)部壓力峰值驟增,細(xì)胞所受載荷時長先減后增。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R318.1;TP391.73

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本文編號：2647904