【摘 要】
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骨组织工程是当今社会最受欢迎的骨组织修复方式,而支架作为其核心要素是研究的重中之重。支架作为细胞生长的载体,其孔隙结构对细胞行为有着重要影响,但是目前骨组织工程支架研究的难点在于其梯度结构的设计。选择性激光烧结（SLS）是增材制造技术的最新发展形式之一,为骨组织支架的制备提供了新的思想,可使孔隙结构得到精确的控制。为了制备具有优良性能的骨组织工程多孔支架,对材料的选取尤为重要。聚十二内酰胺（PA1
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骨组织工程是当今社会最受欢迎的骨组织修复方式,而支架作为其核心要素是研究的重中之重。支架作为细胞生长的载体,其孔隙结构对细胞行为有着重要影响,但是目前骨组织工程支架研究的难点在于其梯度结构的设计。选择性激光烧结（SLS）是增材制造技术的最新发展形式之一,为骨组织支架的制备提供了新的思想,可使孔隙结构得到精确的控制。为了制备具有优良性能的骨组织工程多孔支架,对材料的选取尤为重要。聚十二内酰胺（PA12）有着优异的力学性能、化学稳定性和生物相容性,羟基磷灰石（HA）作为骨骼的诱导因子具有优秀的生物活性。本文以构建PA12/HA梯度多孔支架为目标,首先针对PA12粉末获取了SLS最佳成型工艺参数,然后研究了基于曲线干扰和极小曲面的梯度结构骨组织工程支架设计方法,并成功采用SLS技术进行了支架制备,同时分析了不同配比条件下的PA12/HA复合材料的力学性能和生物特性,为将来支架活体移植的研究提供参考。本课题的研究内容及取得的成果如下:（1）工艺参数优化:基于PA12粉末,通过单因素实验确定了SLS工艺预热温度为170℃,单层厚度为0.1mm。围绕激光能量密度研究了激光功率、扫描速度和扫描间距的交互作用,确定出最佳的成型工艺参数为激光功率16W,扫描速度2500mm/s,扫描间距0.12mm。（2）梯度支架结构设计与优化:详细介绍了曲线干扰法设计方形孔、圆柱形孔、正六边形孔梯度支架和极小曲面法设计Schwarz P、Diamond、Gyroid曲面梯度支架的设计思路。并通过力学实验及有限元分析确定P曲面75-60%径向梯度支架为最优梯度结构。（3）PA12/HA复合材料表征:通过PA12/HA复合材料表征分析,研究了复合材料对SLS工艺参数的影响。结果表明不同配比的PA12/HA复合材料的预热温度无明显变化,并且将复合材料进行烧结后PA12和HA并未发生化学反应,因此对于成型PA12粉末的工艺参数同样适用于PA12/HA复合材料。（4）PA12/HA梯度支架的制备及性能研究:采用SLS技术制备了PA12/HA复合材料梯度支架,分析了不同配比条件下的复合材料支架微观形貌、亲水性和力学性能,并进行外细胞培养评价支架的生物活性。结果表明HA的添加会增加支架表面粗糙度;随着HA含量的增加支架的亲水性增大;HA含量对支架的压缩性能影响程度由大到小依次为5%HA、PA12、10%HA、15%HA;PA12支架的细胞活性高于15%HA支架。
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