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每年对于骨缺损填充治疗的手术至少有400万例,骨组织工程支架是修复大段骨缺损的好方式。金属骨组织工程支架适用于承重部位的大段骨缺损,但目前临床使用的多为不可降解支架材料。Zn是人体必需的微量元素,具有良好的生物相容性。锌基可降解生物材料可以克服传统金属生物材料(如钛合金)不可降解,并可能产生长期临床并发症的缺点,在大段骨缺损填充领域孕育着巨大的市场前景。为了制备出一种能够适用于承重部位大段骨缺损修复的锌基骨组织工程支架,本研究采用渗流铸造和激光选区熔融(SLM)两种方式制备多孔锌基支架,得到以下研究结果:(1)为了优化了合金的成分,采用气体保护法熔炼了不同Li含量的Zn-Li合金(Zn-0.2Li、Zn-0.4Li、Zn-0.8Li、Zn-1.2Li)。随着Li含量的增加,铸态合金的屈服强度不断提高,铸态Zn-0.8Li合金具有优异的综合性能,其压缩屈服强度达到312MPa。加入0.2wt.%Ag后,Zn-0.8Li-0.2Ag合金屈服强度降低到297 MPa,塑性却增加了1.2%。在SBF中浸泡30天后测得Zn-0.8Li和Zn-0.8Li-0.2Ag合金的降解速率分别为41.5μm/Y、42.3μm/Y。Zn-0.8Li合金和Zn-0.8Li-0.2Ag合金具有足够的力学强度与合适的降解速率,是制备多孔锌合金支架的较为理想的材料。(2)采用渗流铸造方法制备出了不同孔径大小(150-350μm、350μm-550μm),不同孔隙率(50%-70%)的多孔锌及锌合金(Zn-0.8Li、Zn-0.8Li-0.2Ag)。大孔径样品的平均孔径为285.7μm,小孔径样品的平均孔径为152.3μm。大孔径样品比小孔径样品表现出更好的孔连通性,并且大孔径样品的孔隙率也更高。多孔样品的力学性能随着孔隙率的升高而减小,其中孔隙率为71%的大孔径Zn-0.8Li支架压缩屈服强度为24.89MPa,孔隙率为58%的小孔径Zn-0.8Li支架压缩屈服强度为42.45MPa。浸泡实验表明,失重率与样品的孔径大小与孔隙率有很大关系,并且孔隙小,孔隙率低会极大的减缓多孔样品后期的降解。(3)在大孔径Zn-0.8Li支架上制备了一层壳聚糖涂层。体外细胞实验表明,涂覆壳聚糖涂层的支架(CS-Zn-0.8Li)在100%、50%浓度的浸提液下对MC3T3-E1细胞活性分别为32%、72%。体内植入一个月的支架的SEM显示,Zn-Li支架与CS-Zn-0.8Li支架孔隙内均生成大量新骨组织,并且Micro-CT结果显示涂覆壳聚糖涂层的支架显示出更好的骨生长情况。两个月的植入实验后冯库萨染色结果显示,孔隙内新生骨组织更多。说明Zn-Li支架与CS-Zn-0.8Li支架缓慢降解,并释放Zn2+,为间充质干细胞粘附、增殖和分化提供了理想的微环境,而且这种仿生的多孔结构可能适合新骨的生长。(4)在激光选区熔融(SLM)制备多孔锌基支架的方法中,尝试向锌中加入0.2wt.%的纳米Mg O颗粒来改善锌基体的降解情况。打印出不同单体尺寸、不同孔隙率的skeletal-Gyroid模型和skeletal-IWP模型的多孔支架。通过背散射观察了打印Zn及Zn-0.2Mg O的微观组织,并通过EDS证明了纳米Mg O颗粒主要分布于基体的条状缺陷内。采用称重法对打印出的多孔支架进行了孔隙率测量,制备出的支架孔隙率在50%-70%范围内。最后对制备出的多孔锌基支架进行了力学压缩测试,对于不同实测孔隙率skeletal-Gyroid模型的多孔Zn支架,孔隙率分别为53.5%、59.3%、64.2%,压缩屈服强度分别为17.8MPa、10.6MPa、7.3MPa;对于不同实测孔隙率skeletal-Gyroid模型的多孔Zn-0.2Mg O支架,孔隙率分别为50.8%、60%、61.0%,压缩屈服强度分别为17.5MPa、10.8MPa、8.9MPa。当实测孔隙率相同,skeletal-Gyroid模型比skeletal-IWP模型具有更高的压缩屈服强度。浸泡实验表明,打印多孔Zn支架更加倾向于点蚀,并且点蚀是影响失重率的主要原因。打印多孔Zn-0.2Mg O支架更加倾向于均匀腐蚀,其腐蚀失重率主要与孔结构的连通性与样品的比表面积有关。