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...     

胶原-壳聚糖/粘多糖复合材料的制备及性能

以胶原、壳聚糖复合粘多糖为主要组分，制备具有优良物理化学性能的生物材料．通过调节粘多糖在材料组分中的用量和测定其对材料性能的影响，从中选取出粘多糖在材料中的较佳配比，用质量法和体积变化测定法分别测定材料的含水率和膨胀率．通过扫描电镜观察材料的组织形态．结果显示：获得胶原—壳聚糖／粘多糖复合物材料，外观透明、平滑、柔韧具弹性，含水率为70．2％，膨胀率为66．O％，透光率为95％，材料表面为同向的纤维状结构而内部为多孔相通结构．实验所获得的材料含水率高、透光性好，可作为组织工程支架材料．     

溶剂浇铸-粒子沥滤法制备PBS/PCL组织工程支架

选用聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/聚ε-已内酯(PCL)共混材料作为组织工程支架材料基质,氯化钠和葡萄糖颗粒作为致孔剂,在传统的溶刺浇铸-粒子沥滤法的基础上,通过调节PBS/PCL的质量分数制得了不同尺寸且孔径、孔隙率满足组织工程支架要求的PBS/PCL多孔支架.对多孔支架的微结构、孔径、孔形态和素水性进行了表征,研究了PBS/PCL的质量分数、致孔剂粒径对支架成型及孔隙率的影响.结果表明,PBS/PCL的质量分教对支架成型影响较大,过低或过高的质量分数都会导致支架成型性差,质量分数在6%～10%时支架成型较好.利用质量分数为8%的PBS/PCL溶液可以制备形状复杂的多孔支架.所制支架内部孔洞分布均匀,贯通性好,孔径可由致孔剂的粒径来调控,支架孔隙率为86%～93%.支架亲水性良好,吸水率随孔隙率的增大而上升.     

纳米纤维素-聚乙烯醇复合凝胶的制备及表征

为了增强聚乙烯醇(PVA)凝胶,采用2,2,6,6-四甲基哌啶-氧-自由基(TEMPO)氧化法制得直径4~10 nm、长径比达到100以上的纤维素纳米纤维(CNF),将CNF与PVA在水相中进行混合,并进一步添加硼砂、戊二醛交联制备增强型CNF-PVA复合凝胶材料。考察在不同交联剂的条件下CNF与PVA的质量分数对CNF-PVA复合凝胶黏弹性及其内部孔隙结构的影响。结果表明:硼砂交联的CNF-PVA复合凝胶的黏弹性随PVA质量分数的增加而增大,而其刚性随CNF含量的增大而提高,随CNF的增加CNF-PVA复合凝胶内部孔隙结构更为丰富,形成蜂窝状的多孔材料;戊二醛交联的CNF-PVA复合凝胶的黏弹性随PVA及CNF质量分数的增加而增大。因此,CNF的复合添加及交联能够有效改善PVA凝胶的力学性能及孔隙结构,达到增强效果。     

聚乙烯醇-海藻酸钙作为德氏乳酸杆菌包埋剂的研究

以德氏乳酸杆菌为考察对象,应用响应面分析法(RSM)对聚乙烯醇海藻酸钙凝胶配比进行优化研究.结果表明,制备PVA海藻酸钙复合载体的最佳条件是PVA、海藻酸钠和氯化钙的质量分数分别为6.64%、1.29%和1.97%,固化交联时间为6.48h,预测乳酸发酵72h的产量为112.79g/L.经过120d,40批次的发酵验证,结果与预测值相符,且乳酸发酵72h产量比游离细胞发酵平均提高了56%.     

聚乙烯醇及改性聚乙烯醇/明胶多孔支架的体外生物相容性研究

以吐温80为发泡剂,采用乳化发泡/冷冻—解冻法制备多孔的聚乙烯醇(PVA)和改性聚乙烯醇/明胶(PVA/Gel)支架材料,用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行观察,并通过体外细胞培养对支架的生物相容性进行评价.实验结果表明,用该方法制备的多孔支架具有良好的贯通性,且PVA/Gel支架贯通性高于PVA支架;细胞结果显示,乳化发泡法制备的多孔支架对细胞的黏附、增殖和形貌无不良影响;荧光染色结果表明,PVA/Gel支架由于引入了大量氨基,使得细胞的黏附力优于PVA支架,具有更好的生物相容性.     

透明质酸改性PHBV组织工程纳米纤维支架的研究

组织工程支架材料表面性质对细胞的黏附起着重要作用,进而影响细胞的增殖、分化等一系列生长过程.本研究采用天然生物大分子透明质酸(hyaluronic acid,HA)对聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate),PHBV)进行表面修饰以提高材料的表面生物活性.首先通过静电纺丝法制备PHBV纳米纤维支架,利用1,6-己二胺胺解在PHBV表面引入自由胺基,并以此为反应活性位点在水溶性的碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺缩合剂体系中将透明质酸固定接枝在PHBV表面.SEM结果表明,静电纺丝制备的PHBV纳米纤维支架表面平滑程度高,纤维直径分布较均匀,且没有串珠;FTIR证明1,6-己二胺改性及透明质酸接枝改性PHBV纳米纤维支架材料均成功实现;茚三酮法表明PHBV表面胺基密度随胺解时间增加而增大,在胺解约50min时达到最大值;水接触角法表明固定接枝透明质酸后,表面亲水性明显改善;细胞实验表明透明质酸改性的PHBV纳米纤维支架可显著促进软骨细胞的体外增殖.综上所述,透明质酸改性的PHBV纳米纤维支架可望应用于软骨组织工程领域.     

pH敏感抗菌水凝胶的制备及性能研究

用化学交联法合成了聚乙烯醇(PVA)/明胶凝胶,溶液吸附法制备了聚乙烯醇/明胶/山梨酸钾抗菌凝胶.利用FT-IR表征了凝胶的结构,研究了不同配比凝胶的溶胀性能,pH对凝胶溶胀性能的影响.考察了凝胶的载药率及在不同pH介质中的释药性.结果表明,原料配比对凝胶的平衡溶胀率有影响,PVA∶明胶质量比为6∶4的凝胶平衡溶胀率最高为632%;凝胶在酸性和碱性环境中均具有pH敏感性;凝胶中PVA质量分数越高,对山梨酸钾的吸附性越好,凝胶的释药性与其溶胀行为一致.     

聚乙烯醇复合凝胶的强度与界面强度研究

为了提高物理交联聚乙烯醇(PVA)水凝胶的强度,制备了PVA无纺布复合水凝胶. 当基体凝胶PVA质量分数为10%、无纺布体积分数为15%时,复合水凝胶的拉伸强度为5.90MPa;随着基体凝胶PVA质量分数和无纺布体积分数的提高,复合凝胶的强度提高;当基体凝胶PVA质量分数为15%、无纺布体积分数为25%时,复合水凝胶的拉伸强度为10.90MPa. 利用A系数研究了不同PVA质量分数以及无纺布体积分数的复合水凝胶中基体与无纺布的界面作用,在无纺布体积分数相同时,界面强度随PVA质量分数的提高而增大;在基体凝胶PVA质量分数相同时,无纺布体积分数较低的复合凝胶的界面强度较大. 复合水凝胶的结晶度低于纯水凝胶的结晶度.     

D4-丙烯酸酯预乳液稳定性的实验研究

采用单因素法探讨了影响八甲基环四硅氧烷(D4)-丙烯酸酯预乳化液稳定性的因素。实验表明:十二烷基苯磺酸钠(SDBS)/聚乙二醇辛基苯基醚(OP-10)(配比1∶3)复合乳化剂用量为单体质量的6%,10%的PVA1799保护胶体用量为单体质量的30%～40%,体系pH值5～6,乳化温度50℃时,D4-丙烯酸酯预乳化液的稳定性最佳。     

Comparative study of microstructural remodification to porous β-TCP and HA in rabbits

To assess the remolding ability of repaired bone in hydroxyapatite （HA） and β-calcium phosphate （β-TCP） scaffold, two 75% porosity bioceramics with the same three-dimensional geometry were implanted into femoral condyles of rabbits. Histological and micro-computed tomography （micro-CT） results demonstrated abundant new bone formation in the porous HA scaffold along with indistinctive scaffold degradation. Results also indicated that scaffold resorption in the β-TCP group, which was followed by a replacement with newly formed bone, was significantly higher than that in the HA group. The crosslinking trabeculae remodeled from the mixtures of the newly formed bone and β-TCP scaffold remnants might be helpful to promoting even loading and reducing stress. The bone remodeling pattern resulted from bone formation and scaffold resorption was significantly different for the two bioceramics. The results demonstrated that the 75% porous β-TCP was more suitable for new bone remodification than HA scaffold.     

无模板法制备三维互联大孔羟基磷灰石

介绍了一种新型的聚乙烯醇凝胶辅助法(PAF)来制备三维互联大孔羟基磷灰石(HA)陶瓷,PAF法不涉及模板剂、造孔剂的使用及复杂化学过程.X射线衍射分析表明:经烧结后的HA组分单一,为纯HA.扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦显微镜观察结果表明:大孔HA孔结构的联通性和孔径大小可通过控制HA粉及PVA的用量来实现;当PVA与HA质量比为4.4和4.9时制得的大孔HA孔径分布较均匀,所制得大孔HA具有三维互联结构,大孔直径介于90~200μm,较接近人骨的孔尺寸和联通特性,具有潜在的应用价值.     

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。     

细菌纤维素组织工程支架的仿生矿化研究

骨骼创伤已经成为当今影响人类健康的一大病症。因此,骨修复材料就成为研究的一大热点。骨组织工程支架作为重要的骨修复材料,可以诱导成骨细胞生长并为新骨生长提供条件。传统的骨组织工程支架包括合成高分子(如聚乳酸、聚乙醇酸等)和天然高分子(如胶原、壳聚糖等)。与传统支架材料相比,细菌纤维素(BC)具有良好的生物相容性、精细的纳米空间三维网络结构,有作为组织工程支架的潜能。通过仿生矿化处理,BC纳米纤维表面可以生长出羟基磷灰石(HA)的晶体颗粒,且HA颗粒均匀覆盖在纳米纤维表面。通过热分析得出,仿生矿化处理会使BC的热稳定性得到一定的提升。     

Immobilization of biomacromolecules on poly-L-lactide surface via a layer-by-layer method for the improving of its cytocompatibility to bone marrow stromal cells

Hyaluronic acid （HA） and chitosan （CS） were immobilized on the surface of poly-L-lactide （PLLA） by the following procedure： Firstly, PLLA was aminolyzed with 1, 6-hexanediamine, and part of the PLLA surface ester groups were converted to free amino groups. Then negatively charged hyaluronic acid and positively charged chitosan were deposited onto the surface of aminolyzed PLLA film in a layer-by-layer assembly manner. The effect of the layer-by- layer deposition was evaluated by ATRoFTIR spectroscopy, Raman spectroscopy and static contact angle measurements. The cytocompatibility of PLLA sample to bone marrow stromal cells （BMSCs） was improved after modification with chitosan and HA. The cell attachment, activity, and proliferation on CS/HA modified PLLA films were enhanced comparing with the control. The cells cultured on the modified PLLA samples excreted abundant cytoplasm and can differentiate to vascular smooth muscle （SM）-like （SM-like） cells. A macroporous three-dimensional PLLA scaffold was prepared by integrating both the technique of freeze-drying and particle leaching. Layer-by-layer modification by HA/CS and cell culture was also applied on this scaffold. The scaffold cultured with BMSCs for 2 weeks has been tested successfully in vivo as a patch for repairing the artificial incision on canine pulmonary artery.     

添加L€朌PPC和€柷虻鞍对透明质酸润滑性的影响

在透明质酸为主要成分的人工关节润滑剂中添加L?DPPC磷脂和?球蛋白，配制成复合人工滑液，在PVA?H/PVA?H, PVA?H/316L S.S. 2类摩擦副上，利用振子式摩擦仪和M2000型磨损实验机，测定其摩擦学参数．结果表明，与纯粹透明质酸溶液相比，复合人工滑液的润滑性能有显著提高．其润滑机制研究表明，润滑性能的提高可能得益于添加物质在PVA?H材料表面所形成的磷脂双层膜及其良好的边界润滑能力．     

Hydroxyapatites enriched in silicon – Bioceramic materials for biomedical and pharmaceutical applications

Hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2, abbreviated as HA) plays a crucial role in implantology, dentistry and bone surgery. Due to its considerable similarity to the inorganic fraction of the mineralized tissues (bones, enamel and dentin), it is used as component in many bone substitutes, coatings of metallic implants and dental materials. Biomaterial engineering often takes advantage of HA capacity for partial ion substitution because the incorporation of different ions in the HA structure leads to materials with improved biological or physicochemical properties. The objective of the work is to provide an overview of current knowledge about apatite materials substituted with silicon ions. Although the exact mechanism of action of silicon in the bone formation process has not been fully elucidated, research has shown beneficial effects of this element on bone matrix mineralization as well as on collagen type I synthesis and stabilization. The paper gives an account of the functions of silicon in bone tissue and outlines the present state of research on synthetic HA containing silicate ions (Si-HA). Finally, methods of HA production as well as potential and actual applications of HA materials modified with silicon ions are discussed.     

磷酸钙与胶原双相多级仿生骨组织工程支架研究

磷酸钙与胶原是天然骨组织的重要组成成分,介绍了一种仿生设计磷酸钙与胶原双相复合的多级仿生骨组织支架.采用双氧水发泡技术精确定制磷酸钙支架孔结构,结合真空灌注胶原以及仿生矿化技术,构建磷酸钙,胶原双相多级仿生骨组织支架,材料的孔结构及化学组分可实现定制设计.通过对支架材料测试表征,结果显示,这种无机/有机/无机多级仿生支架材有良好的力学性能.材料的体外细胞实验结果证实,这种多级仿生支架材料具有良好的生物相容性.