基于活塞挤出的组织工程支架低温沉积制造工艺

生物材料及其成形工艺对组织工程支架的性能有重要影响。快速成形(RP)工艺可实现个性化制造和可控的材料、结构组成,因此在组织工程中得到广泛应用。该文设计开发基于活塞挤出的材料喷头,对挤出工艺进行探讨与研究,提出采用压力自释放方案解决其流涎问题,并将其应用于低温沉积制造(LDM)工艺。实验表明,基于活塞挤出的LDM工艺可以成形组织工程支架,并且具有广泛的材料适应性,可成形多种生物材料,尤其可成形其他RP工艺难于成形的胶原材料。     

生物材料快速成形开放平台

为了适应种类繁多的生物材料的成形,开发了生物材料快速成形开放平台。该平台基于快速成形技术,采用材料溶解—喷射堆积—低温固化—溶剂冻干的技术路线,可以对多种高分子或高分子基复合生物材料进行任意复杂的三维形状的成形。喷头模块、温度控制模块、运动控制模块是平台的核心部分。平台采用开放性设计,喷头被设计成标准化的组件。通过对喷头温度和成形室温度的控制,实现了对材料的相变和热致相分离过程的控制。研究结果表明,该平台能成功地完成脂肪族聚酯、聚醚酯弹性体等多种生物材料的成形。     

骨组织工程聚左旋乳酸多孔框架快速成形研究

为制备用于骨组织工程的细胞载体框架结构 ,对快速成形技术制备聚左旋乳酸多孔框架结构的若干基础问题进行了研究。提出了聚左旋乳酸快速成形的精密挤出成形工艺 ,研究了此工艺制备多孔框架结构的设备与工艺过程 ,分析了制备的多孔框架结构应用于组织工程人工骨的可行性。制备的多孔框架结构具有合适的分子量、孔隙结构、孔隙率、机械强度和生物降解性能 ,可以用作骨组织工程的组织再生框架结构     

骨组织工程材料PLGA/TCP的温度-黏度性能

为研究骨组织工程材料的成形性,基于低温沉积制造工艺,研究了PLGA/TCP配制成浆料的温度、黏度、成形性之间的关系。探讨了材料的黏度随温度的变化关系,通过对不同温度的材料进行成形试验,表明材料的黏度对宏观成形效果起着决定性的作用,而温度变化使试样的宏观和微观结构具有较大差异。因此要实现宏观上的结构和外形的精确成形,必须要保证材料的黏度。对于孔隙率、微孔大小等微观结构的不同要求,可以通过改变温度参数即黏度来适应成形性的要求。     

PLLA/TCP复合骨组织载体框架的低温挤出成形

为制备骨组织工程的细胞与因子的三维载体框架,提出了聚左旋乳酸/磷酸三钙(PLLA/TCP)复合材料快速成形的低温挤出成形工艺,研究了此工艺制备骨组织载体框架的设备与工艺过程。分析了制备的载体框架的孔隙结构、孔隙率、力学性能,并通过犬桡骨20mm节段性缺损的修复实验分析了制备的载体框架的生物相容性、体内降解性能和骨传导性能。制备的载体框架具有良好的综合性能,可以作为骨组织再生修复的载体框架。     

生物制造工程的发展和趋势

文中全面、系统地阐述制造工程前沿之一生物制造的内涵、定义和组成，基于生物制造工程本身发展的不同阶段和过程对其主要研究方向和相应国内外研究现状进行了综述。此外，从学科交叉、融合与发展的角度，进一步指出了今后几年我国生物制造工程的主要技术发展方向。     

生物制造工程的原理与方法

生物制造工程是以制造复杂组织和器官为目标的交叉学科研究领域。它运用现代制造科学与生命科学的原理与方法,通过细胞的受控三维组装制造活的组织和器官,修复或替代人体的病损组织和器官。细胞组装技术是生物制造工程的关键技术,它包括两类技术路线:细胞直接组装和细胞间接组装。该文阐述了生物制造工程的原理和方法,分析了国内外研究进展,并介绍了清华大学生物制造工程研究所的研究工作。     

Rapid Prototyping and Manufacturing Technology:Principle, Representative Technics, Applications, and Development Trends

The rapid prototyping and manufacturing technology (RPM), is an integration of many different disciplines. It is based on an advanced dispersed-accumulated forming principle and originated from 1980s. It generates an entity by first forming a series of layers according to the dispersed section information of the digital model, and then piling the formed layers sequentially together. It is capable of forming parts with complicated structures and non-homogeneous materials. Traditional RPM techniques are mainly used as prototypes in product invention process, such as stereolithography, three-dimensional printing, laminated object manufacturing, and fused deposition modeling. Later, with the progress of material and enabling technology, many new RPM techniques emerged out and have been already applied in the fields such as rapid tooling/moulding, direct formed usable part, nano-/micro-RPM, and biomanufacturing. This high flexible digital manufacturing method has a likely ability to become an almighty forming technology.     

细胞直接受控组装技术的实现与研究进展

组织器官损伤和功能障碍是全人类共同关注的问题[1],如何从根本上解决组织器官的修复与重建,是当前科学研究的热点.上世纪末,出现了细胞间接受控组装技术,即在已成形支架上种植细胞的组织工程.这一技术为人工器官的制造开创了一条崭新的道路,但仅局限于某些组织,如骨、皮肤和肌     

胶原修饰快速成形PLGA/TCP人工骨支架体外生物相容性研究

探讨经Ⅰ型胶原修饰的快速成型(RP)聚乳酸-羟基乙酸/磷酸三钙(PLGA/TCP)支架的生物相容性,为进一步体内实验提供研究基础.以经Ⅰ型胶原修饰改性的PLGA/TCP支架作为实验组,未经胶原修饰的原始支架作为对照组,检测两组支架材料的亲水性.BMSCs接种两组支架,分别测定细胞黏附率、细胞增殖率.扫描电镜(SEM)观察细胞黏附形态,以检验支架材料的细胞相容性.结果表明胶原改性支架具有较高的亲水性,实验组细胞黏附率在接种4、8和12 h者,明显优于对照组(P<0.05).实验组在培养2、4、6和8 d的细胞增殖率也明显高于对照组(P<0.05).扫描电镜可见骨髓基质细胞在实验组支架上的增殖数量多于对照组.说明Ⅰ型胶原改性的PLGA/TCP支架具有良好的细胞生物相容性,可作为骨组织工程支架应用于骨缺损的修复研究.