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组织工程是临床病、缺损组织再生修复治疗的潜在策略。支架材料作为组织工程的组成要素,是组织工程领域重要的研究方向。脂肪族聚酯,如左旋聚乳酸(PLLA)、聚己内酯(PCL)和聚(L-丙交酯-co-ε-己内酯)(PLCL),具有良好的生物相容性、生物可降解性以及易加工成型等优点,被广泛用于组织工程支架材料的构建。然而,单一聚合物材料难以满足支架材料构建中所需的复杂的力学、生物学性能要求。因此,有必要通过各种改性方法来改善聚合物材料的性能,以构建基于脂肪族聚酯的组织工程支架材料。共混改性可以显著改善聚合物材料的性能,是制备改性脂肪族聚酯复合材料的最常用方法。特别是,这些复合材料能够适用于3D打印技术,为精确构建具有复杂结构的个性化组织工程支架材料提供可行的方法。本课题以PLCL为基材,利用共混改性技术制备了系列PLCL/PLLA和PLCL/PCL复合材料,系统地考察了复合材料的性能,分析了组分相容性与复合材料性能的相关性及可能机制;研究了复合材料通过熔融层积成型(FDM)技术制备组织工程支架材料的可行性,以期为PLCL的改性和性能优化提供参考,为具有仿生力学性能的组织工程支架材料的3D打印构建提供依据。主要研究内容以及结论如下:1.PLCL/PLLA复合材料的制备与表征:以PLCL为基体相、PLLA为分散相,利用共混改性的方法,制备了系列PLCL/PLLA复合材料。通过热稳定性、热力学行为、力学性能、宏微观形貌以及流体力学行为等检测手段,系统考察了两组分之间的相容性,对比分析了不同复合材料之间的性能差异。研究发现,PLCL/PLLA复合材料具有良好的热稳定性,其力学和流体力学等性能随两组分比例不同而变化。共混体系中PLCL与PLLA的相容性与二者的比例有关,当PLLA含量为10%时,PLCL/PLLA共混物为完全相容体系;当PLLA含量为20%-50%时,PLCL/PLLA共混物为部分相容体系;与PLLA共混后,PLCL弹性模量和抗拉强度分别由3.66 MPa和30.41 MPa升高到了 665.63 MPa和37.86MPa;其熔体复合黏度则由25110 Pa·s降到了 514.26 Pa·s。通过改变复合材料中PLCL和PLLA的比例,可以获得力学性能和熔体流变性能可调控的复合材料,为构建性能可控的组织工程支架材料提供可选择的材料。2.PLCL/PLLA复合支架的3D打印与表征:以上一部分的系列PLCL/PLLA复合材料为原料,利用FDM技术,打印了一系列具有不同孔隙率的无边框三维多孔支架材料。通过观察支架材料的宏/微观结构,以及应力松弛和体外加速降解实验,评估了复合材料的3D打印性能,分析了不同支架材料的力学性能和降解性能。研究发现,共混改性的PLCL/PLLA复合材料具有良好的可3D打印性,利用FDM技术,可以打印获得孔隙贯通的三维多孔支架材料。3D打印的PLCL/PLLA复合支架具有良好的粘弹性和可降解性,其松弛时间最快仅为10.36s。通过改变复合材料中PLCL和PLLA的比例以及打印参数中的填充率,可以调控支架材料的孔径、孔隙率、力学性能以及降解速率,为多种组织工程支架材料的3D打印构建提供了材料选择的依据和参考。3.PLCL/PCL复合材料的制备与表征:为满足软组织的组织工程构建需求,本部分以PLCL为基体相、PCL为分散相,通过共混改性,制备了系列PLCL/PCL复合材料。采用与第一部分相同的检测手段,对PLCL/PCL复合材料的性能进行了表征研究。研究发现,复合材料具有良好的热稳定性;PLCL/PCL共混物均为部分相容体系;PLCL与PCL的共混可提高PLCL的刚度和机械强度,与PCL共混后,PLCL弹性模量和抗拉强度分别由3.66 MPa和30.41 MPa升高到了 125.43 MPa和36.62MPa;调整PLCL和PCL的比列,可以获得从强而韧到软而韧的复合材料,满足多种软组织的组织工程支架材料力学性能需求;PCL的加入,也改善了 PLCL的熔体加工性能,使其熔体复合黏度由46502 Pa·s降到了 1058.4 Pa·s,复合材料具有通过熔融沉积成型(FMD)技术进行3D打印的潜能。4.PLCL/PCL复合支架的3D打印与表征:以第三部分制备的系列PLCL/PCL复合材料为原料,利用FDM技术,打印了一系列具有不同孔隙率的无边框三维多孔模型支架。分别对不同支架材料的3D打印性能和力学性能进行了比较分析;并以力学性能测试结果为依据,结合天然耳廓软骨力学性能特点,选择了合适的PLCL/PCL复合材料及3D打印参数,打印了成人耳廓软骨支架,检验了复合材料打印构建复杂形状和结构的可行性。此外,通过体外细胞培养实验,初步考察了 3D打印模型支架对兔耳软骨细胞的粘附、增殖等的影响。研究发现,PLCL/PCL复合材料具有良好的可3D打印性,所打印支架都具有良好的粘弹性,最快松弛时间仅为22.72s;通过调整组成比例及3D打印参数,可以制备力学性能可调的PLCL/PCL复合支架;其中,PLCL90PCL10复合支架的弹性模量约为～11MPa,具有与天然耳软骨相似的力学性能;通过3D打印,可以获得形状复杂且不规整的、孔隙贯通的多孔耳廓软骨支架;初步的细胞实验结果显示,PLCL/PCL模型支架对兔耳软骨细胞有良好的相容性,在耳廓软骨组织工程中具有应用潜能。综上所述,本文通过共混改性制备了 PLCL基复合材料,表征了材料性能,研究了其通过3D打印制备性能可控、三维多孔支架材料的潜力,初步考察了复合材料在3D打印耳廓软骨组织工程支架材料的可行性。结果发现:本研究条件下,通过共混改性可以获得系列性能不同的PLCL/PLLA和PLCL/PCL复合材料。PLLA或PCL的加入可以增强PLCL的刚度和机械强度,提高PLCL熔体流动性。复合材料具有良好的3D可打印性,可打印具有不同孔隙率的无边框三维多孔支架。通过改变复合材料的组分和其比例及3D打印参数,可以调控支架材料的孔径、孔隙率及力学性能等,为多种组织、器官的工程化构建提供了可选择的支架材料。研究发现,3D打印的PLCL90PCL10复合支架具有与天然耳廓软骨相似的力学性能,并对兔耳软骨细胞具有良好的相容性,显示了其在耳廓软骨组织工程应用的潜能。