【摘 要】
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骨头是生物体最重要的器官之一,是支持生物体进行正常生理活动的关键器官。骨在一定程度上具有自我再生的特质,但面对生物体产生的过大的骨缺损,骨的自修复能力会受到严重限制。如何更好地对由于体外创伤、体内激素及肿瘤创伤导致的大段的骨缺损部位进行骨修复,成为医学科学上热门探究的方向。在临床治疗骨缺损疾病所被常使用的自体、异体骨修复或金属移植技术存在材料来源受限或存在严重并发症等问题,因组织工程能通过有效的材
【基金项目】
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广东省普通高校特色创新项目（自然科学）:“多孔镁基磷灰石骨组织生物医学工程材料的制备及关键技术研究”（NO.2017KTSCX177）；
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骨头是生物体最重要的器官之一,是支持生物体进行正常生理活动的关键器官。骨在一定程度上具有自我再生的特质,但面对生物体产生的过大的骨缺损,骨的自修复能力会受到严重限制。如何更好地对由于体外创伤、体内激素及肿瘤创伤导致的大段的骨缺损部位进行骨修复,成为医学科学上热门探究的方向。在临床治疗骨缺损疾病所被常使用的自体、异体骨修复或金属移植技术存在材料来源受限或存在严重并发症等问题,因组织工程能通过有效的材料复合及多样的制备手段,为患者提供定制化、精准化的医疗措施而被进行深入的研究。本课题在组织工程要求的基础上,利用了无毒安全并具有优秀生物相容性的聚合物材料聚乳酸-乙交酯（PLGA）、优异的骨传导性及骨骼钙化的纳米羟基磷灰石（nHA）及具有促进成骨细胞生长繁殖及抑菌作用的镁（Mg）三种材料为原料,通过实验室研发设计的低温沉积制造设备,利用低温沉积制备技术（Low temperature deposition manufacturing technology,LDM）完成了对新型复合材料PLGA-nHA-Mg生物骨修复组织工程支架的制备工艺的探讨、性能表征和体外降解的应用的探讨的研究,主要研究内容如下:设计（0°45°）、（0°90°）、（45°135°）架构角度、（0.6mm、0.75mm、0.9mm）填充间距及（5%、10%、20%、30%）纯镁比例的制备条件,通过正交实验探究LDM的最佳工艺参数（腔体温度-10℃,扫描速度7mm/s,喷射速度0.003mm/s）,制备出了36种PLGA-HA-Mg复合结构支架。利用Solid Works建立三维数字模型,通过有限元分析软件ANSYS对不同架构角度、填充间距模型的力学性能探讨。结果显示架构角度（0°90°）的支架结构稳定性最优异,架构角度（0°90°）且填充间距为0.75mm的支架有55.7%节点的微应变在有利于骨生长的微应变范围内。对支架的形貌结构进行了表征,镁的含量上升,会在支架内部形成团聚效应,并影响支架的孔径范围。研究表明,填充间距是影响孔径大小的关键因素。通过乙醇替换体积实验,验证了所制备支架的孔隙率均达到组织工程里能使血管生长及成骨细胞繁殖的孔隙率需求。通过对支架的力学性能实验获得具有最优异力学性能的架构角度参数,阐明了材料含量与填充间距对支架力学性能的影响趋势。支架的形貌结构表征及性能研究实验结果最终表明了填充间距为0.75mm,架构角度为（0°90°）及镁含量为10%-30%区间内的PLGA-nHA-Mg支架性能要求最符合人体骨植入条件。通过不同镁含量下PLGA-nHA-Mg支架的降解实验,研究支架的降解规律与可能的应用场景。获得了镁含量与支架储液率之间的关联与规律,得到了在28天的降解时间内支架的降解趋势与速度,以及镁含量与支架降解率之间的关系,揭示了降解过程中镁离子的上升趋势与p H值的变化规律,得到了最佳pH值的支架镁含量5%-10%,通过宏观与微观形态观察,探讨了支架的降解和形貌破坏的原因。
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