复合孔结构陶瓷支架的制备及其生物性能

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骨组织损的修复和重建是骨组织工程学的重要课题。生物陶瓷支架材料,固性能稳定,生物相各性好等优点。已被越来越多的应用于骨组织的修复和重建。理想的生物陶瓷支架材料不仅要有良好的生物睿性。还要有三维多孔的立体结构,以利于新生组织的长入。如何获得这种特殊结果的支架材料,成爲今年来生物材料研究领域的重要课题。冷于干燥技术具有成本低、制备多孔支架材料的孔率高。孔径可控等特点,已被广泛用于生物陶瓷支架材料的制备。然而,现有的研究报道中,采用水基础资料冷冻干燥技术,可制备定向排列三维片层直通孔道德陶瓷支架,但片是指直通孔道并不利于细胞的附香。易造成贴细胞的脱落。球形孔较直通孔可提供更广阔的空间,有利于骨细胞在支架内的附体,但秋空往往(?)性比较差,限制了骨细胞的吸附与增殖。为了克服以上的缺陷。本文提出采用过氧化氢蒸馏水(H2O2H2O)(?)蒸馏水(TBA/H2O2)为熔剂体系,采用冷冻干燥技术制备出两种孔型的陶瓷支架材料,即复合孔结果陶瓷支架。并进一步在冷熔过程中引入(?)电场调节手段,调控陶瓷支架的微观结构与孔道带。在此基础上,通过骨细胞植入,对此研究不同形貌与结构的支架的生物性能。研究结果表明。采用H2O2/H2O溶液结晶体为模板,冷冻干燥法技术制备出层状孔及球形孔两种孔型的径基磷灰石(HA)支架。纯水浆材料制备的支架孔道形势呈片层状:双氧水浆料,H2O2体积分数为3%、5%及7%时陶瓷支架孔道形态为片层孔状及球形孔状:H2O2体积分数为9%,支架孔道只呈现球孔状。H2O2含量为5%时多孔HA陶瓷支架的开孔孔隙率最大。HA支架孔隙率随着浆料固含量的降低而升高。HA支架的孔径尺寸随着冷冻速率的加快而减小。当电场强度由0.1KV/m增加至90KV/m时,HA支架的是孔孔径由460μm增大至810μm,球孔孔径由320μm增大至420μm。体外模拟实验表明支架的孔形状变化影响骨肉细胞的生长规律,双孔形态的HA支架较单一孔形态(片层孔,球形孔)的支架更有益于细胞的生长。且大孔径球孔及层状孔的HA 陶瓷支架材料更有利于细胞增殖。材料表明细胞结构清晰,形态良好。采用丁醇/蒸馏水(ThA/H2O)结晶体为模板,冷冻干燥法制出片层孔及圆形孔的两种孔型氧化铝(Al2O3)支架材料,纯水浆料的Al2o3陶瓷支架形为片层状:加入(?)后《片层间距减少浆料中(?)含量为90WL%时,孔道呈片层孔及圆形孔的双孔状;纯丁醇浆料的陶瓷支架形为圆形孔,丁醇含量为90wt%制备支架的开孔孔隙率及总孔隙率最高,分别为78.3%和81.3%。孔径随冷冻温度约降低而减小。体外模型实验表明。片层孔及圆形孔的双孔支架材料有利于细胞在其表面生长。材料表面细胞结构清晰,铺展形态良好。多孔支架材料对细胞的吸附率随孔径的增大而增大。根据人体骨股生物力学数据,对两种孔型氧化铝支架进行了静应力模拟计算分析;建立不同排布方式、孔径和孔隙率的双孔支架模型(共计72种支架模型),并进行了模型筛选,结果表明:孔径为400μm,且孔隙率约为70%的双孔(方孔与圆孔1:1构成且交叉排布)支架模型是最理想的双孔支架模型。
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