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本学位论文以研究骨组织工程和快速成型技术为主线,探讨了骨支架制备机理。在此基础上,围绕应用快速成型技术制备具有内部和外部特征的骨组织工程支架的工艺方法进行了大量实验、分析与讨论。本文得到了上海市科委基础重点项目、上海市教委重点项目和上海市教委青年基金项目的资助,并与上海市组织工程研究与开发中心合作,研究骨组织工程支架的FDM和SLA制备工艺。
本文首先对制备骨组织工程支架的相关基础理论与方法进行了讨论,并对相关研究的国内外发展状况进行了综述。
本文根据上述理论与方法构建了CAD宏观孔结构负型模型,并采用快速成型技术制备负型支架,通过灌浆、干燥和高温烧结等工艺得到生物陶瓷骨支架。研究了骨组织工程支架的设计方法,包括骨骼内部和外部特征的CAD方法、以及各种参数的优化方法;研究了基于FDM和SLA制作的负型模型的热差分析和烧结物理状态分析,在此基础上,确定了使用FDM制作负型支架模型;研究了使用生物仿生材料β-TCP配制β-TCP浆料,以及以此浆料灌注负型模型的灌浆工艺方法;分析了灌注浆料后负型模型的干燥对模型后续烧结的影响,制定了符合本制备工艺的干燥工艺路线;对负型模型和浆料的热差进行了分析,并根据热差分析制定了高温烧结的温度制度。最后得到了高孔隙率、三维连通、具有一定力学强度、内部结构可控和外部特征匹配的多孔生物陶瓷支架。
本文对所制备的生物陶瓷支架进行了扫描电镜、X射线衍射、孔隙率、收缩率以及压缩强度等测试和表征。研究结果表明,本文所采用的制备方法得到的生物陶瓷支架符合骨组织工程支架的要求,为骨组织工程支架的制备工艺方法开辟了一条新的路径。