發(fā)布時間：2017-04-17 20:15

  本文關(guān)鍵詞：三維打印技術(shù)構(gòu)建雙相磷酸鈣陶瓷支架及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目的:由于先天畸形、腫瘤、外傷、感染等造成的骨缺損,是臨床較為常見的病癥。骨缺損不同程度地影響患者缺損部位的形態(tài)和功能,給患者的正常生活帶來嚴(yán)重的困擾,甚至威脅患者的生命[1]。目前,臨床上用于修復(fù)骨缺損的方法主要有:自體骨移植、異體骨移植、人工骨移植等。但是目前這些常用的方法,都有其明顯的缺點(diǎn)[2]。組織工程技術(shù)的出現(xiàn)為骨組織損傷的修復(fù)帶來了希望[3]。組織工程實質(zhì)上是醫(yī)學(xué)與仿生學(xué)思想的結(jié)合,其主要是通過在體外模擬體內(nèi)的微環(huán)境來控制缺損區(qū)組織器官的形成。組織工程三要素為支架、種子細(xì)胞和生長信息,而支架作為種子細(xì)胞粘附及攜帶生長信息的基本框架,使得對支架材料的改進(jìn)和研發(fā)成為研究的重點(diǎn)。在骨組織工程中,理想的支架材料應(yīng)具備以下性能:1、良好的生物相容性;2、生物力學(xué)性能優(yōu)良,且易加工成形;3、降解速率應(yīng)與新生骨的形成速度相匹配;4、良好的骨誘導(dǎo)性和骨傳導(dǎo)性;5、價格適中,來源充足[4]。雙相磷酸鈣陶瓷(BCP)是一種由羥基磷灰石(HA)和β—磷酸三鈣(β—TCP)構(gòu)成的生物活性材料,因其化學(xué)組成與骨組織的無機(jī)成分相似,且具有優(yōu)良的生物學(xué)相容性、骨誘導(dǎo)性、骨傳導(dǎo)性及降解速率可調(diào)控等特點(diǎn),故在骨組織工程支架、藥物緩釋載體、種植體表面涂層等研究中得到廣泛應(yīng)用[5]。傳統(tǒng)的支架制備方法有相分離法、粒子瀝濾法、氣體發(fā)泡法[6-7]等。然而,傳統(tǒng)的制備方法不能準(zhǔn)確的控制支架孔隙的大小、形態(tài)、整體的孔隙率和孔隙之間良好的連通。而三維打印技術(shù)是通過逐層沉積直到整個結(jié)構(gòu)打印完成來精確地控制孔隙結(jié)構(gòu)[8]。通過查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),近年來國內(nèi)應(yīng)用三維打印技術(shù)構(gòu)建骨組織工程支架的研究較少,為此我們利用該技術(shù)制備BCP支架,并研究其表觀形貌及生物學(xué)相容性,探討其在骨組織工程中的應(yīng)用潛力。方法1.利用三維打印技術(shù)構(gòu)建BCP支架(HA/β—TCP質(zhì)量比為3/7),并利用模具制備BCP壓片材料。2.利用原子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡觀察BCP支架表征。3.用重量法來測定BCP支架的孔隙率。4.用萬能試驗機(jī)測試支架的機(jī)械性能。5.用CCK-8法測定BCP支架浸提液的毒性,實驗分為三組,分別為實驗組(BCP支架浸提液)、陽性對照組(0.1%苯酚溶液)及陰性對照組(單純培養(yǎng)基),體外培養(yǎng)1d、3d、5d后分別檢測三組的細(xì)胞增殖情況,通過計算相對增殖率得到其對應(yīng)的細(xì)胞毒性等級。6.用CCK-8法來檢測細(xì)胞增殖。實驗分為實驗組(BCP支架)、陽性對照組(BCP壓片)及陰性對照組(無材料),體外培養(yǎng)1d、3d、5d、7d后分別檢測三組的細(xì)胞增殖情況。7.利用掃描電子顯微鏡觀察細(xì)胞在BCP支架及壓片上的粘附情況。8.各實驗數(shù)據(jù)均用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行分析,各組之間的比較采用單因素方差分析,P0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05用*表示)。結(jié)果:1.三維打印技術(shù)制備的BCP支架均為直徑10mm,高3mm的圓柱形支架。壓片形狀與支架相同。2.原子力顯微鏡觀察顯示,支架表面凹凸不平,表面粗糙度為208nm(輪廓算術(shù)平均偏差)。掃描電子顯微鏡鏡下觀察,支架孔隙為規(guī)則正方形,孔徑在350-450μm之間,支架表面粗糙不平,并且有較多不規(guī)則的微孔,孔徑可達(dá)到微米級甚至納米級。3.BCP支架的理論密度為1.48g/cm3,孔隙率約為52%。4.BCP支架的抗壓強(qiáng)度約為2.77±0.87 MPa,楊氏模量為72.23±9.54 MPa。5.體外培養(yǎng)1d后,CCK-8結(jié)果顯示BCP支架浸提液毒性等級為1級,培養(yǎng)3d、5d后,結(jié)果顯示支架浸提液毒性等級均為0級。6.細(xì)胞增殖實驗結(jié)果顯示,體外培養(yǎng)1d后,空白組及壓片組的細(xì)胞數(shù)量明顯高于BCP支架組(P0.05)。在第3d時,空白組的細(xì)胞數(shù)量明顯高于BCP支架組(P0.05),而BCP支架組和壓片組的細(xì)胞數(shù)量并無明顯差異。體外培養(yǎng)5d后,三組間的細(xì)胞數(shù)量均無明顯差異。而在第7d時,BCP支架組的細(xì)胞數(shù)量明顯高于空白組及壓片組(P0.05)。7.掃描電子顯微鏡觀察顯示,體外培養(yǎng)24h后,MG-63細(xì)胞在BCP支架及壓片表面充分伸展平鋪,并伸出偽足。結(jié)論:該實驗利用三維打印技術(shù)成功制備了BCP支架(HA/β-TCP質(zhì)量比為3/7),支架孔隙形態(tài)接近正方行,邊長約為400μm,總體孔隙率為52%,且孔隙之間連通良好。支架的機(jī)械性能非常接近人類松質(zhì)骨。CCK-8結(jié)果顯示1d、3d、5d BCP支架浸提液均無明顯細(xì)胞毒性。支架表面的粗糙形態(tài)非常適宜細(xì)胞黏附、增殖。相較于平面結(jié)構(gòu),支架擁有較高的比表面積,即相同體積的片狀材料和支架,支架有更大的表面積來供細(xì)胞粘附、增殖。綜上所述,運(yùn)用三維打印技術(shù)制備的BCP支架有望用于修復(fù)非承重區(qū)的骨缺損。
【關(guān)鍵詞】：組織工程 三維打印技術(shù) 雙相磷酸鈣陶瓷 支架
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08;TP391.73
【目錄】：

• 中文摘要4-7
• Abstract7-13
• 英文縮略詞表13-14
• 第一章 引言14-18
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 綜述：雙相磷酸鈣陶瓷化學(xué)組成對其材料性能的影響15-18
• 1.2.1 BCP化學(xué)組成對其抗壓強(qiáng)度的影響15-16
• 1.2.2 BCP化學(xué)組成對其降解性能的影響16
• 1.2.3 BCP化學(xué)組成對細(xì)胞生物學(xué)行為的影響16-17
• 1.2.4 BCP化學(xué)組成對其骨誘導(dǎo)性的影響17-18
• 第二章 實驗18-26
• 2.1 實驗材料與儀器18
• 2.2 實驗方法18-21
• 2.2.1 三維打印技術(shù)構(gòu)建BCP支架18
• 2.2.2 BCP支架表面形貌觀察18-19
• 2.2.3 BCP支架孔隙率測定19
• 2.2.4 BCP支架機(jī)械性能測定19
• 2.2.5 BCP支架浸提液制備19
• 2.2.6 細(xì)胞培養(yǎng)19
• 2.2.7 細(xì)胞毒性實驗19-20
• 2.2.8 細(xì)胞增殖實驗20
• 2.2.9 細(xì)胞在BCP支架及壓片上的黏附20
• 2.2.10 細(xì)統(tǒng)計學(xué)分析20-21
• 2.3 結(jié)果21-26
• 2.3.1 BCP支架表征21-22
• 2.3.2 BCP支架的機(jī)械性能22
• 2.3.3 細(xì)胞毒性實驗22-23
• 2.3.4 細(xì)胞增殖實驗23-24
• 2.3.5 細(xì)胞在BCP支架及壓片上的粘附24-26
• 第三章 討論26-29
• 第四章 結(jié)論29-30
• 參考文獻(xiàn)30-34
• 導(dǎo)師簡介34-35
• 作者簡介35-36
• 致謝36-37
• 附件37

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本文編號：314232