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。     

钛酸四丁酯引发聚己内酯接枝改性淀粉的制备

以玉米淀粉和己内酯单体为原料,以钛酸四丁酯为催化剂,通过原位开环聚合制备聚己内酯接枝改性淀粉,并利用红外光谱和差热扫描对接枝改性淀粉和玉米淀粉进行了比较. 进而制备了接枝改性淀粉和聚己内酯的共混材料,并对共混材料的力学性能、疏水性和界面性能进行评价. 结果表明,对淀粉进行接枝改性后能够有效改善共混材料两相的相容性,且共混材料的力学性能有所提高. 共混材料的疏水性得到改善,吸水前后材料力学性能变化不大.     

改进溶剂浇铸/粒子沥滤法制备聚ε-己内酯组织工程支架

对经典的溶剂浇铸／粒子沥滤法进行适当改进，结合致孔剂直接黏结工艺制备三维多孔聚ε-己内酯（PCL）组织工程支架材料.以氯化钠为致孔剂，利用预成型-真空浇铸-脱溶荆工艺制得支架材料．对支架的微结构、孔径、孔隙率和亲水性等性能进行表征．结果表明，黏结工艺中加入水量在2％～8％时都可形成均匀多孔黏结结构，且支架孔隙率几乎不变；支架孔径基本分布在10～80μm；孔隙率可达（89±1）％；采用抽真空与加热相结合的脱溶荆工艺可以提高孔隙率．制得的PCL支架厚度2〉5mm且为三维高孔隙率海绵体结构，可适用于软组织工程的修复．     

PEG含量对水性可降解聚氨酯性能的影响简

本文采用“预聚-乳化法”合成了软段为聚（ε-己内酯）（PCL）和聚乙二醇（PEG）,硬段为异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和小分子扩链剂的无毒水性可降解聚氨酯（PCLPU）,通过红外光谱（FTIR）和差示扫描量热（DSC）曲线分析、偏光显微镜（PLM）观察以及相对分子质量、水接触角和降解失重测定,研究了PEG含量对聚氨酯微相分离程度、软段结晶性能和降解行为的影响。发现随着PEG含量的增加,PCLPU的微相分离程度增加,软段PCL的结晶受到阻碍。材料的亲水性和结晶性对PCLPU的降解影响明显,当PEG和PCL比例（PCLPU50）适当时,所获得的亲水性、酯基含量以及结晶程度均适中,这时材料的降解速率最快。细胞毒性测试表明PCLPU降解液质量浓度低于1 mg/mL时,细胞生长正常。此类水性无毒可降解聚氨酯将在生物工程领域具有广阔的应用前景。     

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.     

具有抗凝功能的可交联四臂星形聚己内酯的合成及其电纺丝加工的初步研究

采用季戊四醇/辛酸亚锡引发体系通过开环聚合制备了四臂星形聚己内酯.将丙烯酰氯和肝素分别引入到四臂聚己内酯的端基上,以赋予材料可交联和抗凝性能.采用GPC、红外、核磁等表征了四臂星形聚己内酯的结构与性能.静态接触角和吸水率测试结果显示接枝肝素后聚己内酯的亲水性明显增强.采用紫外定量表征了肝素化聚己内酯表面的肝素含量,体外凝血时间的明显延长说明了肝素化后材料具有了抗凝性能.在添加适量光引发剂的情况下用紫外光对含有丙烯酰氯基团的肝素化聚己内酯进行了原位交联,力学测试表明光照后材料的拉伸强度明显提高.最后对材料通过静电纺丝技术成型管状支架作了初步研究,表明本文合成的抗凝可交联聚己内酯材料在血管组织工程领域具有良好的应用前景.     

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.     

nHA/PCL复合材料对成骨细胞增殖的影响

研究了纳米羟基磷灰石/聚己内酯(nHA/PCL)复合材料对成骨细胞的增殖的影响.制备了3种不同的nHA/PCL材料浸提液(3种材料中nHA/PCL质量比分别为0∶100,20∶80和40∶60).采用四唑盐比色法(MTT)检测不同的nHA/PCL材料浸提液对成骨细胞增殖率的影响.应用流式细胞术检测复合材料对成骨细胞周期的影响.结果表明:与对照组相比,实验组细胞增殖率和细胞各时期细胞数量均无显著性差异(p>0.05);研究表明:nHA/PCL浸提液对成骨细胞的增殖无不良影响,具有良好的细胞的相容性,其中40%nHA/PCL具有促进成骨细胞增殖指数的作用.     

静电纺丝小口径人工血管支架材料的制备及其抗凝血性能的初步评价

首先合成催化体内一氧化氮供体(RSNO)释放一氧化氮(NO)的铜离子络合物(Cu(Ⅱ)-DTTCT),然后以Cu(Ⅱ)-DTTCT和具有良好生物相容性的高分子聚合物—聚己内酯(PCL)为原材料,利用静电纺丝技术制备小口径人工血管支架材料.结果表明,采用物理共混方式制备的支架材料尽管具有良好的催化性能,但存在突释现象和不同程度的细胞毒性.为了解决这一问题,选取较低细胞毒性的催化剂用量,以同轴电纺方式制备出以催化剂Cu(Ⅱ)-DTTCT和PCL为芯,以PCL为壳的具有芯壳结构的小口径人工血管支架材料,并对它的抗凝血性能进行了初步评价.这种芯壳结构支架材料在一定程度上能够控制NO释放速率,很好地解决了突释现象,并且不具有明显的细胞毒性.     

聚己内酯/介孔二氧化硅杂化材料的制备及表征

利用环氧丙醇对介孔二氧化硅SBA-15的表面进行碳羟基修饰,然后以此为引发剂,异辛酸亚锡为催化剂,分别引发己内酯（CL）及氨基甲酸苄基酯-ε-己内酯(（CABCL）单体的开环聚合,成功地制备了杂化材料聚己内酯/SBA-15（PCL/SBA-15）和聚4-氨基甲酸苄基酯己内酯/SBA-15（PCABCL/SBA-15）,酸解去除PCABCL/SBA-15的保护基团甲酸苄酯（Cbz）后得到聚氨基己内酯/SBA-15（PACL/SBA 15）。通过X射线衍射仪（XRD）、N₂吸附-脱附实验和热重分析（TGA）等手段研究了材料的结构变化、反应时间和空间位阻效应对接枝量的影响等。结果表明:聚合物的修饰未对介孔结构产生影响;PCL的接枝量可以通过聚合反应时间进行控制;对PACL/SBA-15而言,因CABCL中Cbz的位阻效应导致接枝量较小;Zeta电位分析的结果证明聚氨基己内酯的修饰改变了二氧化硅表面的电荷性质。     

聚己内酯/淀粉共混材料的非等温结晶动力学

以异氰酸酯（MDI）为相容剂,采用共混挤出技术制备不同含量的聚己内酯与淀粉的共混产物（SPCL）,通过X射线衍射及DSC研究SPCL的结晶性质和非等温结晶行为,分别用Ozawa法和Mo法对所得数据进行处理．结果表明：随着淀粉含量的增加,SPCL的结晶程度降低;淀粉在SPCL中起到了成核剂的作用,加快了聚己内酯（PCL）的结晶速度,但对PCL的结晶程度起抑制作用．建模结果表明,Ozawa法适于处理纯PCL的非等温结晶行为,但不适于处理SPCL共混物,而Mo法对PCL和SPCL共混物均适用．     

PEG含量对水性可降解聚氨酯性能的影响

本文采用"预聚-乳化法"合成了软段为聚(ε-己内酯)(PCL)和聚乙二醇(PEG),硬段为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和小分子扩链剂的无毒水性可降解聚氨酯(PCLPU),通过红外光谱(FTIR)和差示扫描量热(DSC)曲线分析、偏光显微镜(PLM)观察以及相对分子质量、水接触角和降解失重测定,研究了PEG含量对聚氨酯微相分离程度、软段结晶性能和降解行为的影响。发现随着PEG含量的增加,PCLPU的微相分离程度增加,软段PCL的结晶受到阻碍。材料的亲水性和结晶性对PCLPU的降解影响明显,当PEG和PCL比例(PCLPU50)适当时,所获得的亲水性、酯基含量以及结晶程度均适中,这时材料的降解速率最快。细胞毒性测试表明PCLPU降解液质量浓度低于1mg/mL时,细胞生长正常。此类水性无毒可降解聚氨酯将在生物工程领域具有广阔的应用前景。     

基于TRIZ理论的酶催化合成聚己内酯工艺改进

聚己内酯(PCL)是一类可生物降解高分子材料,具有良好的生物相容性、无毒性和良好的渗药性,在生物医用材料、农业、化工等领域应用广泛.本研究针对现有的聚己内酯酶催化工艺存在的反应时间长、步骤多、产率低、成本较高等问题,利用发明问题解决理论(TRIZ,teoriya resheniya izobreatatelskikh zadatch)中的功能分析、因果分析、冲突理论、发明原理等方法,得到解决问题的最终方案,提出了一锅法聚己内酯合成工艺,可望有效提高产物产率、降低生产成本.     

含有氨基酸基团的聚(ε-己内酯)合成与表征

采用氨基酸钠游离的氨基引发ε-己内酯单体开环得到酯肽齐聚物,并以六亚甲基二异氰酸酯为扩链剂,将这些齐聚物扩链合成4种聚酯酰胺.将4种天然氨基酸(L-丙氨酸、L-亮氨酸、L-谷氨酸、L-赖氨酸)引入到聚(ε-己内酯)(poly(ε-caprolactone),PCL)中,合成和表征了4种含有氨基酸残基的聚合物.通过1H-NMR、FT-IR、水接触角、水吸收率和降解实验对该聚酯酰胺进行了表征.实验结果表明:经氨基酸改性PCL的亲水性和降解性得到了改善,其中含有L-赖氨酸残基的聚酯酰胺因亲水性最高,降解速率最快.     

具有抗凝功能的可交联四臂星形聚己内酯的合成及其电纺丝加工的研究

采用季戊四醇／辛酸亚锡引发体系通过开环聚合制备了四臂星形聚己内酯。将丙烯酰氯和肝素分别引入到四臂聚己内酯的端基上。以赋予材料可交联和抗凝性能。采用GPC、红外、核磁等表征了四臂星形聚己内酯的结构与性能。静态接触角和吸水率测试结果显示接枝肝素后聚己内酯的亲水性明显增强。采用紫外定量表征了肝素化聚己内酯表面的肝素含量。体外凝血时间的明显延长说明了肝素化后材料具有了抗凝性能。在添加适量光引发剂的情况下用紫外光对含有丙烯酰氯基团的肝素化聚己内酯进行了原位交联。力学测试表明光照后材料的拉伸强度明显提高。最后对材料通过静电纺丝技术成型管状支架作了初步研究。表明本文合成的抗凝可交联聚己内酯材料在血管组织工程领域具有良好的应用前景。     

抗菌型苯丙氨酸基聚酯脲静电纺复合纳米纤维敷料的制备及性能

采用静电纺丝技术分别制备聚己内酯(PCL)、苯丙氨酸基聚酯脲(PBP)/PCL和PBP/PCL/姜黄素(Cur)纳米纤维膜,通过对比分析PCL、PBP/PCL和PBP/PCL/Cur 3种静电纺纳米纤维膜,探究了PBP/PCL/Cur静电纺纳米纤维膜形貌、纤维直径、力学性能、姜黄素释放行为、抗菌性能、细胞毒性.研究表明...     

可反应性纳米SiO_2/聚己内酯杂化材料的制备和结晶性能研究

以己内酯和可反应性纳米二氧化硅为原料,在辛酸亚锡的催化作用下,原位制备了纳米SiO2/聚己内酯(PCL)杂化材料,利用红外光谱、热重分析仪和差示扫描量热仪对杂化材料的界面结构和结晶性能进行了研究.结果表明,纳米SiO2上的环氧基团在聚合过程中参与了反应,使纳米SiO2与PCL之间产生了强烈的界面作用,而且纳米SiO2的引入促进了PCL的结晶,增加了其结晶度.     

热致相分离法制备聚乳酸/聚己内酯多孔支架材料

以聚乳酸(PLLA)和聚己内酯(PCL)为原料,四氢呋喃(THF)和1,4-二氧六环(DOX)二元组分为溶剂,采用热致相分离技术制备了多孔组织工程支架材料.系统地研究了溶质组成、溶液质量分数、淬火温度及时间等条件对多孔材料微观形貌的影响.实验结果表明:质量分数2%的聚合物溶液(VTHF∶VDOX=1∶1)在-50℃淬火2h,所得多孔支架材料由纤维组成,孔隙明显.     

镁/聚己内酯的熔融挤出增材制造工艺研究

为了解决聚己内酯(PCL)在骨修复领域应用中力学性能差、降解时间长、表面疏水、不具有骨诱导性等缺点,采用在PCL基底内引入镁(Mg)粉末颗粒的方法,制备了Mg/PCL复合材料,并通过熔融挤出增材制造技术制造了骨修复植入物。制备了可用于熔融挤出打印的Mg/PCL复合丝材,并研究了不同温度对挤出丝材质量和均匀度的影响,改变不同的打印参数,打印了拉伸、弯曲样件,研究了打印温度、打印层厚和镁含量对PCL机械性能的影响。利用熔融挤出增材制造工艺,制造了孔径为300～500μm、杆径为600μm的骨组织工程支架和狗的下颌骨假体,并在电镜下观察了支架表面形貌,加入镁颗粒,使纯PCL的拉伸模量增加了45.6%,抗弯模量增加了89.4%,同时弯曲强度增加了27.3%。PCL基底内Mg含量越高,电镜微观形貌越粗糙。结果表明:加入Mg颗粒,可以改善PCL的力学性能,弹性模量达到了人体松质骨的范围;电镜下镶嵌在PCL表面的镁颗粒改善了PCL表面粗糙度和亲水性,有利于细胞附着和增殖。     

利用装载内皮细胞生长因子的丝素纳米球制备具有生物活性的电纺支架材料

蚕丝纤维作为一种天然材料,是最早被利用的生物材料之一,其中含有的丝素蛋白使其具有优良的力学性能,组织相容性及可降解性,在生物医学领域得到广泛关注.将丝素蛋白从蚕丝中提取出来,制成纳米球,使其负载内皮细胞生长因子(VEGF)并混入聚己内酯(PCL)纺丝液中,通过静电纺丝技术制备得到纤维内含有丝素纳米球的PCL电纺膜.体外释放表明丝素纳米球及含丝素纳米球的电纺纤维膜都有很好的缓释效果;生物体内评价结果表明负载有VEGF的丝素纳米球混合的PCL电纺支架促进了体内的细胞浸润和周围血管化.