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人体关节的力学性能特殊,其压缩模量遵循梯度变化,由软骨浅表层的0.079 MPa递增至软骨下骨的5.7 GPa。传统的软骨修复支架制备方法,如粒子浸出法、相分离法等,无法得到外形和内部结构精确可控,且孔隙尺寸均匀的三维支架,力学性能无法与天然软骨匹配,再生能力欠佳。因此,内外部结构精确可控、力学性能适宜、细胞活性优异的支架材料是软骨修复材料研究的热点方向之一。针对上述问题,本文以海藻酸钠(SA)和丙烯酰胺(AM)为单体,调节各配方比例制备三维打印性良好的浆料,运用流变学理论分析浆料粘弹性行为,并将其与三维打印工艺参数和支架设计相结合,研究影响浆料可打印性和支架稳定性的因素,优化打印工艺,成功制备了内外部结构可控的双网络水凝胶支架。具体研究成果如下:第一,通过优化加料顺序和原料配比制备了块状的SA/AM双网络水凝胶,其溶胀平衡度和凝胶分数分别可达14倍和93%,且压缩和拉伸模量分别达0.19 MPa和0.1MPa,断裂伸长率超过14倍。第二,运用流变学理论,结合打印试验,验证和解释了钙离子含量为影响浆料粘度和可打印性的关键因素。在此基础上进一步探索发现CaCl2与SA的质量比在0.05至0.07范围内时,所配置的浆料适合三维打印;同时,为了得到侧面孔支架,在体系中加入一定量的粒径大小在10μm以内的羟基磷灰石(HA)颗粒,以提升浆料粘度,从而提升打印线条的支撑力,并研究了HA的加入量对浆料粘度和三维打印性的影响,确定了HA与SA的质量比在0.7至1范围内为较优配比。第三,制备了具有通孔结构、力学性能优异的双网络水凝胶支架,其孔隙率可达61%,孔径在350-550μm范围内可控;冻干后支架力学性能优异,压缩弹性模量可达2.24 MPa,抗压强度可达434 KPa,已达到关节软骨的压缩模量范围,且压缩模量和抗压强度与支架孔径尺寸成反比关系。第四,初步探索了AM/SA双网络水凝胶三维支架孔径大小对细胞增殖的影响,结果表明:第一,细胞能在3天和5天时间内增殖到OD值0.7及1.3以上,增殖效果好;第二,550μm尺寸的支架增殖效果最好。