原位沉淀法制备CS/nHA多孔复合支架及其性能

通过原位沉淀法和冷冻相分离技术得到含有钙磷前驱体(CaP)的初始多孔支架, 利用多孔支架表面原位生成的壳聚糖(CS)膜减缓NaOH溶液中OH^-离子的渗透速率, 以达到纳米羟基磷灰石(nHA)缓慢形成的目的, 从而制得nHA 分布均匀的CS/nHA多孔复合支架. 利用扫描电镜(SEM)和万能试验机研究复合支架的结构和性能, 发现nHA为针状结构, 长度为80200 nm, 宽度为2050 nm. 随着nHA含量的增加, 复合支架的孔隙率下降, 由(93.8±3.3)%降至(87.7±3.8)%, 压缩强度则逐渐提高, 由(0.5±0.09) MPa增加至(1.5±0.06) MPa. 当复合支架中nHA质量分数为25%时, 未发现nHA团聚现象, nHA均匀地分布于CS基体中. 通过红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)等分析推断, nHA与CS之间可能存在配位和氢键作用. 细胞实验结果表明, CS/nHA多孔复合支架具有良好的生物相容性, 细胞在支架内部贴壁黏附生长. CS/nHA多孔复合支架有望在骨组织工程领域具有良好的应用前景.     

与胶原特异性结合的BMP2模拟肽/PLGA 3D打印复合支架的制备及成骨诱导活性

将胶原绑定结构域(CBD)多肽序列与骨形态发生蛋白2模拟肽(BMP2-MP)序列连接制备具有胶原绑定能力的CBD-BMP2-MP, 再将CBD-BMP2-MP与聚丙交酯-乙交酯/胶原(PLGA/COL)3D打印支架相结合, 以支架表面的胶原成分为媒介, 将CBD-BMP2-MP更有效地固定于骨修复材料上, 达到对其进行改性的目的. 利用扫描电子显微镜(SEM)、 电子万能试验机和接触角测量仪对复合支架表面形貌、 力学强度和亲水性等材料学性能进行评价. 用荧光成像法评测 CBD-BMP2-MP及BMP2-MP与支架材料的结合能力. 在各组支架材料表面接种MC3T3-E1细胞进行体外培养, 采用CCK-8、 鬼笔环肽荧光染色、 茜素红染色及qPCR综合评价细胞在材料表面的黏附、 增殖和成骨分化等细胞行为, 研究CBD-BMP2-MP修饰的3D多孔PLGA/COL复合支架的生物学性能. 研究结果表明, 利用3D打印技术制备的多孔支架具有形貌可控的孔隙结构, 为细胞生长创造更有利的细胞微环境, 支架表面胶原成分的加入提高了支架材料的亲水性, 同时对支架材料本身的力学性能无任何影响, 提高了复合支架本身的生物相容性. 与普通BMP2-MP相比, CBD-BMP2-MP具有更好的胶原绑定能力, 与复合支架的结合更稳定, 提高了PLGA/COL复合支架对BMP2-MP的负载能力. 支架表面负载CBD-BMP2-MP后具有极强的促细胞成骨分化能力. MC3T3-E1细胞表现出更高的钙沉积能力, 并且成骨分化相关基因Runx2, ALP, COL-I及OPN等水平也有了明显提升. 表明CBD-BMP2-MP多孔复合支架具有良好的生物相容性和成骨诱导活性, 在骨组织修复领域具有良好的应用前景.     

HA/GCPU复合多孔支架的可控制备及细胞相容性

以脂肪族异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)作为硬段、蓖麻油甘油酯(GCO)作为软段,通过原位聚合法制备了羟基磷灰石/蓖麻油甘油酯基聚氨酯(HA/GCPU)复合多孔支架.利用红外光谱和扫描电子显微镜对复合支架进行表征,并测试其力学性能及孔隙率.研究结果表明,HA/GCPU复合多孔支架的孔隙率和抗压强度依赖羟基磷灰石的含量,并具有明显的可控性.HA质量分数分别为0,20%和40%时,HA/GCPU复合多孔支架孔隙率分别为(61±3)%,(68±2)%和(57±3)%,抗压强度分别为(605±61),(2125±58)和(4588±260)k Pa,可见HA质量分数为20%时,HA/GCPU复合多孔支架具有与松质骨较为匹配的孔隙率和抗压强度.将MG63细胞与多孔支架共培养,通过倒置显微镜和扫描电子显微镜观察,用噻唑蓝(MTT)法表征HA/GCPU复合多孔支架的细胞相容性,结果表明,HA/GCPU复合多孔支架表面细胞黏附,生长良好,无细胞毒性,在骨组织工程领域具有一定的应用前景.     

羟基磷灰石/聚乳酸微粒复合生物支架的体外细胞相容性评价

利用溶液共混法以及溶剂挥发法制备了羟基磷灰石(Nano-HA)/聚乳酸(PLA)微粒,再粘结微粒加工成三维多孔Nano-HA/PLA微粒复合生物支架。借助相差显微镜、扫描电子显微镜和MTT法检测了鼠骨髓基质细胞(BMSCs)在该支架材料上的生长情况,通过细胞形态学观察和细胞增殖情况评价了该复合生物支架材料的生物相容性。结果表明,SEM观察到支架材料上培养细胞4d后,细胞主要附着、铺展在支架的低洼处或孔洞处表面,并向孔洞深部沿壁生长;在支架材料上培养细胞8d后,细胞多为梭形形态,并有许多生长角,直接贴附于支架的微粒表面,开始连片生长,有明显的增值,各组没有变形、坏死现象。支架材料上培养细胞2,3,4,5,6和8d的MTT检测表明,各实验组RGR均达到100%以上,细胞毒性为0级;细胞在支架材料上的生长曲线显示,实验组细胞活力比对照组高26%。因此,该Nano-HA/PLA微粒复合生物支架没有细胞毒性,并对细胞有良好的粘附和增殖能力,为较具潜力的骨修复材料。     

吸附共沉淀法制备聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料与性能研究

通过吸附共沉淀法均匀混合聚醚醚酮(PEEK)粉末和经过表面改性的多壁碳纳米管(MWCNT),再经注塑加工成功地制得PEEK/MWCNT复合材料(PM)。SEM观察结果显示,该复合法使得MWCNT在PEEK中均匀分散且与PEEK有较好的结合力。力学测试结果表明,MWCNT含量为6%的PM其弯曲强度提高20%左右,拉伸强度提高10%。MWCNT的加入使得复合材料的结晶温度和熔融温度均有一定提高。     

三维打印双固化POXC/CPC可降解骨修复支架

从成分设计和结构控制着手,在木糖醇部分取代1,8-辛二醇与柠檬酸聚合反应制备聚(柠檬酸-辛二醇-木糖醇)酯(POXC)的基础上,采用POXC预聚体与磷酸钙骨水泥(CPC)悬浮体三维打印了孔道贯通的POXC/CPC多孔复合预支架,并进一步采用固化反应制备得到该复合支架。探索了材料的可打印参数,评价了复合支架的降解性、润湿性以及生物相容性。结果表明,POXC的降解速率随着木糖醇取代度的增加而增大。56d后,POXC/CPC降解率高达43%,对照组聚(1,8-辛二醇-柠檬酸)酯/CPC(POC/CPC)降解率近10%,这是由于POXC与复合支架的贯通孔结构的协同作用所致。木糖醇的引入及其与CPC的复合大大提高了支架的亲水性,有利于细胞的黏附和增殖。POXC/CPC支架具有贯通的大孔结构、良好的生物相容性和降解性,可促进骨缺损的修复。     

三维多孔碳纤维/聚乳酸/壳聚糖复合支架材料的体外细胞相容性评价

利用溶液共混法以及冷冻干燥法制备了三维多孔碳纤维/聚乳酸/壳聚糖(CF/PLA/CS)复合生物支架材料,通过相差显微镜和扫描电子显微镜检测了鼠骨髓基质细胞（BMSCs）与该材料的生物相容性,得到了MTT生长曲线,评价了材料的毒性。 结果表明,以实验组材料的浸提液培养细胞,8 d后细胞开始连片生长,没有观察到细胞变形、坏死现象;在实验组材料上培养4 d后细胞的SEM图像显示,细胞形貌正常,并已开始向孔隙深部生长;MTT法绘制的增值曲线表明,培养4 d后实验组的细胞增殖速度高出空白对照组30%。 以上细胞形态学观察法和细胞增殖法评价结果表明,三维多孔 CF/PLA/CS复合材料没有细胞毒性,并对细胞有良好的粘附、增殖能力,有望成为骨修复材料。     

多孔载药n-HA/PEEK/CS复合材料的制备与性能

首先以纳米羟基磷灰石(n-HA)、聚醚醚酮(PEEK)、壳聚糖(CS)为原材料进行复合,制得n-HA/PEEK/CS复合材料;然后采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/NaCl作为致孔剂对复合材料进行致孔,载入抗生素类药物红霉素(EM),制备出一种新型多孔载药复合骨修复材料n-HA/PEEK/CS/EM。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、力学测试、紫外-可见分光光度计(UVVis)表征了该复合材料的形貌结构、力学性能及药物缓释性能。结果表明:当m(PVP)∶m(NaCl)=1∶6时,可以得到孔隙率为51.6%、抗压强度为6.98MPa的n-HA/PEEK/CS/EM复合材料;当CS的质量分数由0增加到30%时,最大药物释放质量浓度由39.8μg/mL增加到52.0μg/mL;药物载入后无新化学键生成;材料形成了三维立体多孔结构,孔径为5~50μm,有利于营养物质的运输及细胞、组织的长入。     

强韧支架用丝素蛋白基生物墨水及其3D打印支架模拟软件的开发

基于丝素蛋白（SF）和有限元分析方法，开发了一种强韧支架用丝素蛋白基生物墨水及其3D打印支架压缩性能模拟软件。表征了墨水的可打印性及对应水凝胶和3D打印支架的力学性能，评估了相关打印支架的细胞相容性。基于所述丝素蛋白基生物墨水，设计并制备了不同高度和孔隙率的3D打印支架，利用所开发软件和电子万能材料试验机对打印支架的压缩性能进行了模拟预测和实测对比。结果表明：该墨水可打印性佳，对应支架强度高韧性好、细胞相容性好。所开发软件操作简便，具有3D打印支架建模、模型压缩力学性能预测以及指导3D打印支架快速制备等功能。     

壳聚糖多孔支架电化学辅助沉积羟基磷灰石涂层研究

采用电化学辅助技术控制阴、阳两极溶液中的钙、磷离子定向迁移,进入壳聚糖多孔支架内部发生反应并在孔隙表面沉积,制备了有机-无机复合多孔支架.应用XRD、SEM、煅烧法、孔隙率测定和压缩实验对支架的组成、形貌、无机物沉积量、孔隙率以及压缩强度进行了表征.研究表明,处理后支架孔隙表面沉积了低结晶度的羟基磷灰石,低倍下沉积层均匀致密,在高的放大倍数下发现,沉积层中存在大量的微孔,沉积层表面存在着球状物,该球状物是由许多小片组成的.沉积6 h时沉积量为支架质量的2.81%,支架孔隙率由96.0%减少到89.8%.与纯壳聚糖支架相比,复合支架的压缩强度由0.0550 MPa提高到0.0998 MPa.     

低热-高压法制备PLGA多孔支架及其体外降解研究

采用低热-高压法制备了聚(dl-丙交酯／乙交酯)75／25(PLGA75／25)组织工程多孔支架。该方法避免了使用有机溶剂，支架的孔隙率在90％以上，孔径大小分布均匀。多孔支架经过酒精处理后，支架表面产生许多微小的凹陷；用藻酸钙改性处理后，支架形态保持良好。两种处理都使支架的压缩强度有所增大，亲水性增强。虽然孔隙率高的支架降解速率稍慢，但其体外降解规律基本一致：特性粘数争力学强度衰减快，而质量损失较慢，降解6周后，支架的质量损失仅为3％左右；体外降解3周后，支架的形态保持良好，可望在细胞移植争组织修复的早期发挥支撑作用。     

钛基多孔HA/SiO2复合涂层的制备及性能研究

为了制得表面多孔且与基材结合强度高的羟基磷灰石(HA)涂层,实验中以正丁醇为分散介质,以SiO2粉末为添加剂,纯钛片为基材,电泳沉积制备羟基磷灰石/二氧化硅/壳聚糖/(HA/SiO2/CS)复合涂层,经后续热处理得到多孔HA/SiO2复合涂层,采用扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、万能材料试验机对涂层的表面形貌、组成、结构和结合强度进行测试和表征,并通过模拟体液(SBF)浸泡法对复合涂层的生物活性进行评价.结果表明:当悬浮液中的HA/SiO2/CS质量比为1∶1∶1时,制得的HA/SiO2/CS涂层经700℃热处理后获得的HA/SiO2复合涂层孔洞分布均匀,大孔孔径在10～15μm,小孔孔径在1～5μm;涂层与基材的结合强度达到25.5 MPa;多孔HA/SiO2复合涂层在SBF中浸泡7 d后,涂层表面碳磷灰石化;说明实验中添加SiO2所制得的多孔HA/SiO2复合涂层与钛基材结合强度高,且具有良好的生物活性.     

聚醚醚酮复合材料表面生物活性涂层的制备与性能

以聚醚醚酮/钡玻璃粉(PEEK-BGF)复合材料为基体, 通过硅烷偶联剂, 在复合材料表面构建具有生物活性的纳米羟基磷灰石(nHA)和甲基丙烯酸酯基的光固化树脂复合涂层. 采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析了材料表面形貌和元素分布, 测试了涂层与复合材料之间的粘接强度. 通过检测大鼠成骨细胞总蛋白含量和碱性磷酸酶表达水平, 评价新型光固化纳米羟基磷灰石/聚甲基丙烯酸酯(nHA/PMMA)复合涂层的生物活性. 研究结果表明, nHA填充的光固化复合材料形成粗糙的表面, 随着nHA的填充量提高, 涂层表面生物学活性得到提高.     

丝素蛋白修饰改性的聚羟基脂肪酸酯支架上人体平滑肌细胞的生长

聚三羟基丁酸脂和聚三羟基己酸脂的共聚物(PHBHH_x)是一种具有良好强度和韧性的生物可降解高分子材料, 可作为组织工程心脏瓣膜支架的选择材料之一. 但其生物相容性尚不甚理想. 为此, 本工作利用丝素蛋白修饰改性高分子多孔支架, 以提高支架的生物相容性. 并将人体平滑肌细胞接种在该复合支架上进行体外培养, 以证实改性效果. 其中, 用3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)方法测试细胞生长, 评估复合支架的细胞相容性. 并用扫描电子显微镜观察细胞在支架上的生长形态. 结果显示, 丝素蛋白修饰改性后的复合支架更有利于细胞的粘附与生长, 平滑肌细胞在支架上表现出良好的生长形态. 这表明, 丝素能够改善多孔支架的生物相容性, 使PHBHH_x/丝素蛋白复合物能更适宜作为组织工程心脏瓣膜的支架材料. 结果对于进一步研究细胞外间质在复合支架上的生长以及体外培养的组织重建有重要的参考意义.     

明胶改性聚醚醚酮微载体的制备、表征及性能

微载体因其具有较高的表面积/体积比等优点可以大大提高哺乳动物细胞培养效率,被广泛应用于生物制药和组织工程等领域。 但微载体多为一次性使用,不耐高温,且主要依赖进口,价格昂贵,因而限制了其国内的应用和推广。 聚醚醚酮(PEEK)材料具有良好的生物相容性、化学稳定性及耐高温等特性,是一种优异的微载体材料,但存在熔点高,加工方法单一和生物惰性等缺陷。 本文以浓硫酸为溶剂,乙醇溶液为萃取剂,采用气流辅助滴注/相分离法,将PEEK制备成448 μm左右,尺寸均匀的微球;经氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)处理,获得表面氨基化修饰的PEEK微球(PEEK-N);进一步,以N,N'-羰基二咪唑(CDI)为活性中间体,将明胶分子接枝到PEEK-N微球表面,获得表面明胶修饰的PEEK微载体(PEEK-G)。 对材料的物理化学性质、表面接枝量进行表征;并通过体外细胞实验评估其细胞毒性、细胞粘附效率和细胞增殖能力。 结果显示,通过该方法制备成功了3种不同明胶接枝含量的PEEK细胞微载体(PEEK-G1,PEEK-G2,PEEK-G3),其中明胶含量较高的PEEK-G3毒性最低,细胞粘附和增殖效果最理想。     

生物3D打印PLCL/PPDO基骨修复支架

通过生物3D打印将聚L-丙交酯-己内酯PLCL(摩尔比:LLA/CL=90/10)和聚对二氧环己酮PPDO共混物制备成平均孔径约为500μm,孔隙率为60%的骨修复支架,并进行了15 w的降解实验。通过DSC测试分析材料和支架的热力学性能;通过SEM照片分析骨修复支架。结果表明:PPDO的加人明显缩短了PLCL/PPDO复合支架的降解时间;当支架中 PPDO的含量超过10%时,PLCL和PPDO的相容性越差,支架表面的粗糙程度越高,且支架内部相分离越明显。     

丝素纤维/硫酸钙抗感染骨材料的制备及性能

通过控制丝素蛋白自组装过程制备了溶液状态下的丝素纳米纤维(silk fibroin nanofibers,SFFs),与硫酸钙、万古霉素(vancomycin,VCM)复合,制备了VCM/CS/SFFs抗菌骨材料。通过SEM、XRD、紫外分光光度计、万能力学试验机、抑菌圈、MTT等手段分别研究了复合材料的微观形貌与结构、药物释放、力学、抑菌及细胞相容性等性能。结果显示,与水作为固化液相比,随着SFFs溶液(0.017 5~2.1 mg·m L~(-1))的加入,复合材料凝固时间可控,降解率逐渐降低,抗水性增强,韧性提高;同时随丝素纳米纤维含量的增加骨材料抗压强度表现为先增加后减小的趋势,一周内药物释放速率降低;材料同时具有抑菌作用;MTT实验结果显示,加入丝素纳米纤维后与纯的硫酸钙相比MC3T3细胞增殖明显。     

天然生物材料壳聚糖支架上人胚肺成纤维细胞的生长

采用不同粒度的硅胶粒子作为致孔剂,按硅胶和壳聚糖重量比9：1,制备了三组不同孔径的壳聚糖多孔支架．以无孔壳聚糖支架为参照,对多孔支架的有效孔径、吸水性进行了比较．结果表明：孔径大小由硅胶尺寸控制,吸水性随孔径增大而增大．为研究支架孔径大小对其生物相容性的影响,在系列支架上进行了人胚肺成纤维细胞的培养．细胞种植1d后,多孔支架上的细胞粘附较多,而无孔支架上的细胞伸展情况较好;细胞培养5d后,所有支架上细胞伸展情况良好,孔径越大的支架上细胞增殖越多．该研究结果将为天然生物材料壳聚糖作为组织工程支架材料的应用提供有益的指导．     

纳米纤维增强双层组织引导膜的力学性能及细胞响应

通过热致相分离结合静电纺丝技术,在纳米羟基磷灰石/聚酰胺(n HA/PA)多孔膜基底表面形成不同取向的PA纳米纤维,制备了纤维增强双层组织引导膜.研究了不同转速(0,500,1500 r/min)下,n HA/PA多孔膜表面形成的PA纳米纤维的微观结构及取向情况对力学性能的影响.将双层组织引导膜与MG63细胞共培养,研究细胞在双层组织引导膜周围的生长情况,并通过四甲基偶氮唑盐比色法(MTT)定量研究了细胞的增殖情况.结果表明,热致相分离法制备的n HA/PA多孔膜表面及内部富含多孔结构,n HA晶粒在PA基质中均匀分布.采用静电纺丝法在n HA/PA多孔膜表面构建纳米纤维,随着转速增大,n HA/PA多孔膜表面的PA纳米纤维取向性逐渐增加.引入PA纳米纤维后,双层组织引导膜的力学性能均有增强,在500 r/min转速下,双层组织引导膜中,纳米纤维层与n HA/PA基底应变同时达到最大,拉伸强度达到(39.86±4.73)MPa.细胞实验结果显示,双层组织引导膜周围的细胞生长良好,增殖明显,具有良好的细胞相容性,在牙周组织缺损再生领域有潜在应用前景.     

聚己内酯/卵磷脂的纺丝支架构建组织工程血管

合成的聚己内酯(PCL)经天然的卵磷脂(Phosphatidylcholine,PC)填充改性后,通过电纺丝技术加工得到三维多孔的纤维支架。卵磷脂含有的两性离子基团,可以显著改善PCL支架材料的亲水性,进而提高支架材料的细胞相容性。体外细胞增殖实验表明,骨髓间充质干细胞(MSCs)在含有5wt%卵磷脂的改性支架表面生长得最好。作为种子细胞的MSCs在流动培养下,通过力学刺激在管状支架内壁形成了多层细胞。通过对样品染色切片和荧光照片的观察,种子细胞MSCs与对照组的血管平滑肌细胞(SMCs)一样,有向改性支架内部生长的趋势。本文以这种PC填充改性PCL材料的纤维支架作为组织工程血管,对其进行了初步的探索。