组织工程管状支架和孔隙体支架的快速成形工艺及应用

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本论文采用快速成形(RP)技术来进行组织工程支架的成形制造,根据RP的技术特点和不同器官的特殊功能要求,将大部分器官的支架抽象为管网系和孔隙体,分别研究了管状支架和孔隙体支架的成形和应用,为RP技术更广泛地进入组织工程研究领域、提高支架制造能力提供技术基础。论文的研究工作主要包括以下内容: (1)研究RP技术成形组织工程支架的原理,包括:设计组织工程支架结构;分析RP加工的物理过程;设计实现成形设备。主要结论有:大部分人体器官的组织工程支架可以抽象为管网系和孔隙体;RP加工中最基础的物理过程是分离和连接;提出了研究生物材料基于RP的成形性能的内容和方法;设计实现了生物材料快速成形开放平台。 (2)对于管状支架的成形,开发了分级温控成形(GTCF)工艺,并将其应用于涎腺组织工程。主要结论有:通过控制交联引发的条件可以开发新的RP工艺,实现对凝胶材料的RP成形;基于具有热敏交联性能的凝胶材料,结合RP的数字挤压/喷射技术,开发并实现了GTCF工艺;把PEG/PBT材料用GTCF工艺成形管状支架,应用于涎腺组织工程,通过材料表面改性和细胞三维培养,在体外成功构建了人工涎腺。 (3)对于孔隙体支架,重点研究了生物材料的成形性能及其对成形效果的影响,并将其应用于软骨和骨组织工程。主要结论有:PLGA及其与TCP的复合材料成形性能良好而易于控制;低温沉积制造(LDM)的主要工艺通过调整材料性能实现对孔隙体支架成形效果的影响;选择PLGA作为软骨组织工程的支架材料,利用LDM工艺成形孔隙体支架,采用体外培养型技术路线进行软骨组织工程研究,很好地修复兔关节软骨缺损;以PLGA/TCP为支架材料,采用LDM工艺制成的孔隙体支架,复合bBMP、bFGF等生长因子,成功修复了兔和犬的骨缺损,动物实验中,加入bFGF作为血管化影响因素后,显著改善骨修复过程,PLGA的修复效果优于PDLLA和PLLA。
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