【摘 要】
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人体的骨组织具有自我修复的能力,但是由外伤或肿瘤引起的严重骨缺损很难由人体自行修复,临床中一般采用自体或异体移植物的方法进行治疗。人工骨支架主要采用天然或者人工合成的聚合物作为原材料,可替代传统的骨科移植物植入到骨组织缺损部位,实现缺损骨组织的修复。本论文以PLGA和PCL为基体材料,以β-TCP作为辅助材料,采用高温挤出3D打印的方法制备复合材料人工骨支架。研究支架的打印工艺,测试分析支架的力学
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人体的骨组织具有自我修复的能力,但是由外伤或肿瘤引起的严重骨缺损很难由人体自行修复,临床中一般采用自体或异体移植物的方法进行治疗。人工骨支架主要采用天然或者人工合成的聚合物作为原材料,可替代传统的骨科移植物植入到骨组织缺损部位,实现缺损骨组织的修复。本论文以PLGA和PCL为基体材料,以β-TCP作为辅助材料,采用高温挤出3D打印的方法制备复合材料人工骨支架。研究支架的打印工艺,测试分析支架的力学性能、降解性能及生物性能等,并依据支架的性能研究优化制备工艺。本论文的主要研究内容如下:(1)支架高温挤出打印过程及工艺研究。建立了支架高温挤出打印的一般过程,搭建了高温挤出打印平台。以PLGA/β-TCP复合材料支架为例,研究了支架的高温挤出可打印性,确立了大致的打印工艺参数范围。设计了12种支架进行打印实验,以打印支架的宏观几何形态为目标,确立了各种支架的最佳打印工艺参数。(2)PLGA/β-TCP人工骨支架制备及其性能研究。对九组具有不同材料配比、不同的支架层高、不同的孔型和孔径的PLGA/β-TCP支架,采用最佳打印工艺参数进行打印。研究打印支架的各项性能,包括支架几何形态、力学性能和细胞增殖性能。通过正交实验方法,确定了最优支架设计方法,实验表明,该支架的抗压强度为6.23MPa,杨氏模量为234.925MPa,OD值(day5)为1.176,具有最优的力学和细胞增殖综合性能。(3)PLGA/PCL/β-TCP复合材料支架制备及其性能研究。设计了一种PLGA/PCL/β-TCP复合材料支架和三种对照组支架(分别为纯PCL支架、纯PLGA支架和PCL/PLGA支架)。建立了不同材料组合支架的不同打印方法。对PLGA/PCL/β-TCP复合材料支架,采用了溶解-冻干-熔融挤出的打印方法。对打印的支架进行性能研究。支架性能研究结果表明,PCL/PLGA/β-TCP复合材料支架具有最佳的综合性能,其微观表面形态优于其他支架,其抗压强度为8.2MPa,杨氏模量为236.02MPa,明显好于其他支架,基本能满足松质骨的力学性能要求。
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