CPP/PLLA软骨组织工程支架复合材料降解性能研究

采用溶媒浇铸/粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备出CPP/PLLA软骨组织工程支架复合材料,测试了该支架复合材料的物理力学性能和降解性能.研究结果表明,CPP/PLLA软骨组织工程支架复合材料具有适宜的孔隙率,良好的降解性能和物理力学性能,以及三维连通、微孔、网状微观结构.因此,该复合材料有望成为软骨组织工程支架材料之一.     

纳米HAP/CPP/PLLA骨组织工程支架复合材料降解特性

现有支架材料的降解速率与骨细胞生长、繁殖速率不匹配,在降解过程中支架材料的强度、刚度衰减速率与成骨速率不匹配,支架材料在体内降解的酸性副产物会引起炎症反应.为克服以上困难,采用溶媒浇铸、颗粒滤取与气体发泡相结合的方法制备出纳米HAP/CPP/PLLA骨组织工程支架复合材料;选用生理盐水作为模拟体液进行降解实验,测试该支架复合材料的降解性能,用扫描电子显微镜对其在不同降解时期的微观结构进行观察.结果表明:纳米HAP/CPP/PLLA支架复合材料在降解过程中具有三维、连通、微孔网状结构,并具有良好的降解性能和生物相容性,是比较理想的骨组织工程支架材料.     

新型前交叉韧带支架材料的构建及其生物相容性的实验研究

探讨以聚羟基丁酸己酯/聚左旋乳酸(PHB/PLLA1∶1)胶原杂化支架作为前交叉韧带组织工程载体材料的可行性。制备"三明治"样结构PHB/PLLA共聚物并测量其孔隙率等指标。以I型胶原对制备的PHB/PLLA支架进行杂化,获得PHB/PLLA胶原杂化支架。扫描电镜观察其表面结构。将兔皮肤成纤维细胞(SF)接种于PHB/PLLA胶原杂化支架,共培养5d后,扫描电镜下观察其在材料上生长情况。PHB/PLLA支架杂化后胶原填充于纤维空隙,分布比较均匀。体外培养的皮肤成纤维细胞成功种植在支架材料上,在材料上粘附、生长良好。说明构建的支架材料具有良好的三维构型和生物相容性,有望为前交叉韧带损伤的修复提供了一种新型的支架材料。     

3D打印PLLA/HA复合组织工程骨支架及性能表征

为了解决羟基磷灰石(HA)骨支架降解难的问题,本研究通过在HA骨支架中加入具有良好降解性能的聚左旋乳酸(PLLA)来调节其降解速度.采用3D打印挤出成型设备制备出PLLA/HA复合多孔骨支架,探究不同PLLA质量分数下复合组织工程骨支架抗压强度、亲水性、降解率以及细胞毒性的变化.实验结果表明:五组不同材料配比的复合骨支...     

3D打印制备HA/PCL复合材料组织工程支架的研究

应用熔融沉积成型技术（FDM）制备羟基磷灰石（HA）/聚己内酯（PCL）组织工程支架,探讨其内部结构和力学性能。以羟基磷灰石和聚己内酯为原料,采用熔融共混技术分别制备HA质量分数为20%的nano-HA/PCL和micro-HA/PCL复合材料,使用自主研发的熔体微分FDM 3D打印机制备HA/PCL复合材料组织工程支架。通过显微镜观察发现,所制备的nano-HA/PCL和micro-HA/PCL组织工程支架具有均匀分布且相互连通的近似矩形的孔隙。nano-HA/PCL和micro-HA/PCL组织工程支架的断面图分析结果表明,nano-HA/PCL组织工程支架中HA粒子分布均匀,而micro-HA/PCL组织工程支架中HA粒子发生了团聚,导致nano-HA/PCL组织工程支架的拉伸强度和弯曲强度均高于micro-HA/PCL组织工程支架。因此,利用熔体微分FDM 3D打印机打印生物活性nano-HA/PCL复合材料组织工程支架在骨组织工程中具有潜在的应用前景。     

静电纺丝法制备组织工程纳/微米纤维支架

静电纺丝是一种简便易行的新型组织工程多孔支架制备方法,电纺支架具有独特的微观结构和适当的力学性能.由于具有与天然细胞外基质相近的纳米级结构,电纺支架能够仿生细胞外基质的结构特点,使之有望成为理想的组织工程支架.文中介绍了静电纺丝和同轴静电纺丝的基本原理和发展过程、电纺支架的加工方法和结构特点以及电纺纤维的定向收集技术,阐述了各种天然和合成聚合物纳/微米电纺支架在软骨、骨、血管、心脏、神经等组织工程领域的应用,并展望其应用前景.     

聚羟基丁酸羟基辛酸关节一体化组织工程支架制备条件及性能优化

根据仿生学原理,设计与制备了软骨层/过渡层/硬骨层仿生关节一体化组织工程支架,并优化了其制备条件及性能.结果显示:支架各层结构合理、连接紧密,生物相容性好,亲水率最高能达到200％以上,骨髓间充质于细胞在支架上生长良好.     

聚磷酸钙纤维分布形态对磷酸盐骨水泥力学性能的影响

制备CPP/(α-TCP/n-HAP)骨水泥复合材料,观察并分析乱向及准单向分布的CPP纤维长度和含量对骨水泥凝固时间及力学性能的影响.结果显示:长度为3mm、质量分数为10%的CPP纤维准单向分布时骨水泥试样抗压强度和抗弯强度分别比CPP纤维乱向分布时提高18.7%和34.5%;扫描电镜显示,CPP在CPC骨水泥基体中分布均匀,结合性能好.准单向分布的CPP纤维对CPC骨水泥有更好的增强、增韧效果.     

芳基取代酰肼类化合物对PLLA-PPC合金性能的影响

针对聚L-乳酸(PLLA)-聚碳酸亚丙酯(PPC)合金结晶速率慢及韧性低的问题,将质量分数为0.4%的高效成核剂——芳基取代酰肼类化合物(TMBH)加入PLLA/PPC合金中,研究TMBH对PLLA-PPC合金结晶及力学性能的影响.结果表明,在添加TMBH的PLLA-PPC合金中,TMBH可被吸附至PLLA的表面诱导其结晶,使结晶速率加快,PLLA的长周期减小;TMBH及PPC不改变复合材料中PLLA的晶型;TMBH和PPC起到协同提高PLLA断裂伸长率的作用.PLLA-PPC-TMBH的缺口冲击强度高于相对应的合金,其中,当在PLLA/TMBH/PPC的组成比例为80∶0.4∶20时,三元共混材料的缺口冲击强度达到整个体系的最大值(5.1kJ/m2),较纯PLLA提高121.7%.     

改性羟基磷灰石/聚乳酸复合材料制备及其生物相容性评价

针对聚乳酸(PLLA)和羟基磷灰石(HA)两者复合时界面相容性差的问题,采用硅烷偶联剂十八烷基三氯硅烷(OTS)对HA颗粒进行了表面改性,通过热诱导相分离法制备了OTS-HA/PL-LA多孔复合材料.扫描电镜结果表明,OTS-HA/PLLA多孔复合材料中改性HA颗粒的分布较均匀,PLLA和改性HA颗粒之间的界面相容性得到了改善.孔隙率测试表明,OTS-HA/PLLA多孔复合材料的孔隙率均大于90%,适合骨修复材料对孔隙率的要求.细胞培养结果表明,复合材料对骨髓间充质干细胞的生长无抑制作用,细胞在材料表面能正常黏附、生长、增殖,具有良好的细胞附着形态和细胞增殖率,表现出了良好的生物相容性.     

软骨组织工程新进展

软骨组织工程技术为治疗骨、软骨疾病提供了一种新的方法，其主要技术路线是，通过种子细胞和生物活性支架的体外共培养实现软骨组织的再生，并最终完成组织的修复与重建。种子细胞的选择、支架的构建，培养条件的优化对软骨再生有重要作用，从而成为目前软骨工程领域的研究重点。     

Preparation of PLGA-collagen hybrid scaffolds with controlled pore structures for cartilage tissue engineering

Scaffolds used for cartilage tissue engineering should have high mechanical strength and well-controlled pore structure to provide suitable microenvironments for functional tissue regeneration. In this study, hybrid scaffolds which had open and interconnected pore structure and high mechanical property were prepared by hybridization of PLGA mesh and collagen using ice particulates as porogen templates. Embossing ice particulates template was used to form open pore structures on the scaffold surfaces. Free ice particulates were used to generate interconnected bulk pores in the scaffolds. Hybridization with PLGA mesh provided the scaffolds with high mechanical property. Bovine articular chondrocytes were cultured in the hybrid scaffolds. The unique pore structures facilitated the homogeneous distribution of chondrocytes and cartilaginous matrices throughout the scaffolds. Subcutaneous implantation demonstrated cartilage-like tissue regeneration. The hybrid scaffolds should have a high potential for cartilage tissue engineering.     

DiI荧光标记的软骨细胞与支架材料复合后的观察

目的:通过Dil荧光染料标记观察软骨细胞在聚乳酸/乙醇酸共聚物支架(PLGA)体外和体内培养环境中的生长状态,为研究组织工程化软骨探索一种理想的软骨细胞示踪方法.方法:体外分离培养大鼠剑突软骨细胞,应用DiI标记软骨细胞,通过MTT法测定细胞的增殖活性.DiI荧光标记的软骨细胞种植于PLGA支架上分两组:一组体外培养1周,另一组体外培养1周后,再植入同系大鼠大网膜体内培养1周.分别取出细胞一支架复合物,在荧光显微镜下观察体外和体内条件下软骨细胞的荧光表达情况.结果:应用DiI标记不影响软骨细胞的增殖,MTT测定结果显示标记组和对照组的A值未见显著性差异(P>0.05).标记后的软骨细胞显示环状红色荧光,胞核未着色.体外培养和体内培养的软骨细胞一支架复合物,均可在荧光显微镜下观察到红色荧光表达.结论:DiI荧光染料能够有效标记软骨细胞,标记的细胞一支架复合物可直接在荧光显微镜下进行观察,可作为体外和体内构建组织工程软骨的较好的示踪方法.     

层状仿生生物活性人工软骨植入体的数字散斑相关分析

制备了一种仿生层状人工软骨/骨复合植入体,可将软骨植入体与宿主软骨的连接转变为骨-骨的界面结合,提高植入软骨固定效果.采用数字散斑等方法对仿生层状人工关节软骨/骨复合植入体的生物力学性能进行研究,比较了松质骨,PVA/骨复合体以及PVA-BG复合体在不同载荷作用下的位移变化,并从微观变形角度探讨了人工软骨/骨复合植入体中软骨层厚度对缓冲内部应力的作用.     

PEGDA水凝胶的光固化成形工艺及其性能评价

采用光固化成形技术制备三维结构软骨组织工程聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)水凝胶,并对其成形工艺参数进行对比研究.对聚乙二醇(400)双丙烯酸酯(PEG(400)DA)溶液光固化成形单条线及单层面的形貌尺寸进行测量,研究PEG(400) DA体积分数、激光扫描速度以及扫描线间距等参数对测量结果影响.对制备的PEGDA水凝胶成形尺寸、成分、吸水率、压缩弹性模量等进行评价,结果表明:随着曝光量以及φ(PEG(400) DA)的增加,水凝胶单条线的固化厚度与固化宽度均增加;随着激光扫描填充向量间距的增加,水凝胶单层面的固化厚度减小;随着φ(PEG(400) DA)的增加,固化后的水凝胶吸水率降低,压缩弹性模量增大.采用φ( PEG(400) DA)为30％的溶液,激光器功率为0.1W,扫描速度为1 800 mm/s,填充向量间距为0.15 mm,能够制备出定制化膝关节水凝胶软骨支架,其吸水率为191.67％,平均压缩弹性模量为0.75 MPa,满足软骨组织工程的需求.     

血小板上清液对家兔生长板软骨细胞增殖的影响

目的:观察人血小板上清液(hum an p latelet supernatant,hPS)对体外培养幼兔生长板软骨细胞增殖与分化的影响。方法:原代分离培养兔生长板软骨细胞并稳定传代,同时添加不同体积分数的hPS,采用W ST-8染色法检测细胞增殖倍数;A lc ian B lue法测基质蛋白多糖含量;羟脯氨酸法测定软骨细胞胶原产量,酶动力学方法测定碱性磷酸酶(ALP)活性。结果:体积分数5%hPS组显著促进软骨细胞的增殖以及基质蛋白多糖的合成,但形态上失去其软骨表型。各体积分数组hPS对总胶原的合成与对照组相比差异没有显著性意义,hPS抑制了ALP的活性。结论:hPS可以有效地促进生长板软骨细胞的增殖,抑制其肥大化。     

Large Scale Analysis of Mechanical Properties in 3-D Fiber-Reinforced Composites Using a New Fast Multipole Boundary Element Method

Fiber-reinforced composites are commonly used in various engineering applications. The mechanical properties of such composites depend strongly on micro-structural parameters. This paper presents a new boundary element method (BEM) for numerical analysis of the mechanical properties of 3-D fiber-reinforced composites. Acceleration of the BEM is achieved by means of a fast multipole method (FMM), in allowing large scale simulations of a finite elastic domain containing up to 100 elastic fibers to be performed on one personal computer. The maximum number of degrees of freedom can reach a value of over 250 000. The effects of several key micro-structural parameters on the local stress fields and on the effective elastic moduli of fiber-reinforced composites are evaluated. The numerical results are compared with analytical predictions and good agreement is observed. The results show that the fast multipole BEM could be a prom- ising tool for further understanding of the mechanical behavior of such composites.     

关节软骨力学行为的数值模拟

关节软骨为一由骨胶原和蛋白聚糖固体相和孔隙流体相组成的多孔材料，其可以用基于混合物理论的两相多孔介质模型准确描述。作者采用有限元数值方法分析关节软骨图限压缩蠕变和应力松弛问题，得到软骨组织在蠕变和应力松弛过程中，固体相和流体相的速度、固体相的有效应力以及孔隙压力等随时间的变化规律。所得到的结果可以为人工软骨材料和人工关节的研制提供理论参考，对生物机械工程等领域的研究具有指导意义。