生物相容性聚氨酯支架材料的研究

通过半预聚法制备了聚氨酯支架材料。研究了不同稳定剂和开孔剂含量对支架材料形貌结构的影响,通过SEM表征了支架材料的结构,观察了细胞在聚氨酯支架材料上的生长情况。结果表明开孔剂用量的增大使材料的泡孔变大,并促进孔与孔之间的连接和贯通。随着泡沫稳定剂含量增加,材料平均孔径逐渐下降,孔隙率增大,密度降低。SEM照片显示材料泡孔比较均匀,泡孔之间相互连接贯通。细胞相容性研究表明,细胞能在三维支架材料上生长,并分泌出细胞外基质,支架材料具有良好的细胞相容性。     

形状记忆聚己内酯基聚氨酯输尿管支架管的制备及性能

本研究致力于制备一种具有形状记忆效应的聚己内酯基聚氨酯输尿管支架管。选用分子量为2000的聚己内酯二元醇(PCL-diol)为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,制备了不同软-硬段比例的聚氨酯;并进一步采用熔融挤出法制备双J型聚氨酯支架管。通过各种实验手段研究了聚己内酯基聚氨酯(PCLUs)的结构,测试分析了PCLUs支架管的相转变温度;通过拉伸及形状记忆测试研究了支架管的力学性能和形状记忆性;通过体外模拟降解实验进一步分析了支架管的降解性。随着硬段比例的增加,PCLUs力学强度大幅提高;熔融温度(T_m)由50.4℃降为37.1℃,更接近于人体温度;其形状固定率(R_f)和形状回复率(R_r)均达到了87%以上;相比于临床用不可降解输尿管支架管,本研究所制备的支架管(PCLU4)在前6周基本无降解,至30周时降解率可达90%。     

软骨细胞在聚乳酸支架中的体外生长行为

采用明胶和氯化钠颗粒作为致孔剂,使用溶剂浇铸／颗粒沥滤法制备了高孔隙率、孔间连通和高机械性能的聚乳酸支架,采用软骨细胞体外培养研究了这两种多孔支架对细胞生长性能的影响．结果表明,软骨细胞在以明胶颗粒为致孔剂制备的多孔支架中的相对数量和GAG的分泌量更多,细胞的活性更高。     

羟基磷灰石/聚醚酯聚氨酯支架的体外降解行为和细胞相容性研究

采用XRD、DSC、体外降解实验和细胞相容性实验等方法对羟基磷灰石/聚醚酯聚氨酯(HA/PU)多孔支架的结构和性能进行了研究。结果表明,HA粒子添加到聚醚酯聚氨酯基体中,在一定程度上降低了聚氨酯软段的结晶,提高了聚氨酯基体的力学性能。体外降解实验表明HA/PU复合支架的降解不会引起浸泡液pH值较大的波动,且降解初期的力学性能衰减缓慢。MG63细胞与HA/PU复合支架共培养的实验表明,细胞生长良好,牢固地黏附在支架表面,并在支架表面充分伸展,复合支架具有良好的细胞相容性。这些结果表明HA/PU支架有望用于骨组织工程修复。     

不同类型多孔结构生物材料支架制备及其性能优化

多孔支架是组织工程应用中的关键环节,类似细胞外基质的作用,支撑细胞的粘附和随后细胞向组织的衍化。虽然目前已采用多种制备技术研发出大量的多孔支架,但是多孔生物材料支架的制备和性能优化,仍然是组织工程支架领域的研究热点。结合实验室工作,综述了多种制备不同类型多孔结构生物材料支架的制备技术,主要包括颗粒和纤维堆积型支架、泡沫浸渍法支架和颗粒制孔支架等的制备技术,并阐述了这些制备技术对多孔结构支架的孔结构、贯通性和力学性能的改善效果。其目的旨在提供满足组织工程需求的多孔生物材料支架。     

碳纤维/聚乳酸/壳聚糖三元多孔复合支架材料的制备及评价

利用溶液共混法以及冷冻干燥法制备了多孔碳纤维/聚乳酸/壳聚糖(CF/PLA/CS)三元复合生物材料,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了其表面形貌特征,并对其细胞相容性进行了评价.实验结果表明,利用上述复合方法制备的三维多孔材料的孔径为20～500μm,孔分布均匀,孔与孔之间相互连通;碳纤维的分散、冷冻干燥温度对材料结构影响较大,随冷冻温度的降低,支架的孔隙变小、变规则,内部结构趋向均一,孔隙率有所降低;该材料与细胞具有较好的相容性,符合组织支架材料的基本要求.     

层-层自组装制备三维蜂窝状醋酸纤维素多孔膜

以单一组分醋酸纤维素(CA)为成膜材质,不添加任何添加剂条件下,利用水蒸气辅助法层-层自组装制备了三维蜂窝状CA多孔膜。利用扫描电镜观察了多孔膜形貌;研究了溶剂、环境湿度和浓度等因素对所成多孔膜结构影响。实验结果表明,以二氯甲烷为溶剂,制备得到的孔结构规整、排列紧密;环境湿度由43%增加到91%,孔径大小由(1.36±0.24)μm增加到(3.71±0.18)μm;CA的质量分数为1%~2%有利于规整孔的形成。扫描电镜断面观察发现CA膜内部全部成孔,且内部孔径大小为(1.09±0.13)μm,约为表面孔径大小的一半。利用界面能最小化理论解释了三维蜂窝孔的形成机理。此三维多孔膜有利于细胞的粘附、铺展、分化和增殖,可作为一种良好的组织工程支架材料使用。     

层-层自组装制备三维蜂窝状醋酸纤维素多孔膜EI北大核心CSCD

以单一组分醋酸纤维素（CA）为成膜材质,不添加任何添加剂条件下,利用水蒸气辅助法层-层自组装制备了三维蜂窝状CA多孔膜。利用扫描电镜观察了多孔膜形貌;研究了溶剂、环境湿度和浓度等因素对所成多孔膜结构影响。实验结果表明,以二氯甲烷为溶剂,制备得到的孔结构规整、排列紧密;环境湿度由43%增加到91%,孔径大小由（1.36±0.24）μm增加到（3.71±0.18）μm;CA的质量分数为1%~2%有利于规整孔的形成。扫描电镜断面观察发现CA膜内部全部成孔,且内部孔径大小为（1.09±0.13）μm,约为表面孔径大小的一半。利用界面能最小化理论解释了三维蜂窝孔的形成机理。此三维多孔膜有利于细胞的粘附、铺展、分化和增殖,可作为一种良好的组织工程支架材料使用。     

聚L-乳酸/β-磷酸三钙复合骨支架材料成型工艺优化研究

利用溶剂自扩散-模压成型-粒子沥滤法制备聚L-乳酸(PLLA)/β-磷酸三钙(β-TCP)复合多孔支架材料,采用正交设计对成型工艺进行了优化,对支架进行了形貌观察、力学强度和孔隙率大小测试.结果表明:当PLLA∶β-TCP=1∶2,成型压力5 MPa,致孔剂粒径125～400 μm,用量80%(wt)时,制备的支架材料孔结构三维贯通,抗压强度为4.45 MPa、孔隙率为60.7%,满足骨组织工程支架材料要求.     

软段结构对聚酯型聚氨酯结晶性影响的研究

用３种聚酯二醇ＰＥＡ、ＰＢＡ、ＰＨＡ和ＭＤＩ，以溶液聚合法合成了３个系列的线型嵌段聚氨酯胶粘剂（ＰＥＡＵ、ＰＢＡＵ、ＰＨＡＵ）。以Ｘ－Ｒａｙ衍射法测定了３种聚酯和３个系列聚氨酯的结晶度，讨论了聚酯类型、聚酯分子量、聚氨酯中硬段含量等因素对聚氨酯结晶能力的影响。结果表明，在硬段含量不高（＜２５％）情况下，聚氨酯中的结晶部分主要是由聚酯软段引起的，而聚酯结晶能力大小的次序为ＰＨＡ＞ＰＢＡ＞＞ＰＥＡ，增     

分级多孔结构聚乳酸支架的制备与性能研究

以左旋聚乳酸为原料,1,4-二氧六环/水为溶剂,采用热致相分离法制备了具有分级多孔结构的组织工程支架。研究了溶剂配比、粗化时间对支架结构和性能的影响。溶剂比为87/13(1,4-二氧六环/水),PLLA浓度5%,粗化1h时,制备出大孔孔径达300μm,小孔嵌在大孔孔壁上且孔径在10μm以下的高连通分级多孔支架。粗化时间的延长使大孔孔径有所增大。细胞实验表明分级多孔支架有助于细胞长入支架内部,促进细胞的增殖。     

醇化改性蓖麻油基聚氨酯/n-HA复合支架材料的结构及力学性能

有机/无机材料的两相界面作用和均匀复合是影响复合支架材料性能的主要因素。本研究通过工艺改进, 对聚氨酯软段成分进行改性得到醇化蓖麻油, 经原位聚合发泡制备出多孔复合支架, 较好地实现了纳米羟基磷灰石(n-HA)颗粒的均匀分散。结果表明, 改性聚氨酯基体有效增加了羟基值, 其与极性n-HA两相界面复合良好, 无明显界面分相和颗粒团聚发生。支架孔径分布均匀, 但支架材料的孔隙率、孔径大小和结晶度略有减小。红外光谱和X射线衍射分析表明, n-HA和醇化蓖麻油基聚氨酯基体的分子间存在丰富的氢键和化学键, 促进了无机-有机相的相容性和稳定性。醇化改性和纳米无机粒子添加对材料性能的协同作用有效改善了支架的力学性能, 复合支架的压缩强度和模量均大幅增长。该种n-HA/聚氨酯复合支架有望用于进一步的骨再生和骨组织工程研究。     

聚L-乳酸/β-磷酸三钙复合骨支架材料成型工艺优化研究

利用溶剂自扩散-模压成型-粒子沥滤法制备聚L-乳酸(PLLA)/β-磷酸三钙(β-TCP)复合多孔支架材料,采用正交设计对成型工艺进行了优化,对支架进行了形貌观察、力学强度和孔隙率大小测试。结果表明:当PLLA:β-TCP=1:2,成型压力5MPa,致孔剂粒径125～400μm,用量80% (wt)时,制备的支架材料孔结构三维贯通,抗压强度为4．45MPa、孔隙率为60．7%,满足骨组织工程支架材料要求。     

原位自发泡制备磷酸钙/聚氨酯复合骨修复支架

磷酸钙/聚氨酯(CaP/PU)复合骨修复支架制备过程中随着材料体系粘度逐渐增大, 后期加入的发泡剂难于均匀分散, 影响支架孔隙率及孔结构均匀性。本研究在CaP/PU材料合成过程中将发泡剂水以磷酸氢钙结晶水合物(DCPD)的形式均匀复合在材料中, 在一定条件下释放结晶水与聚氨酯(PU)中的异氰酸根反应生成CO₂, 实现自发泡成型。实验结果显示, 90 ℃条件下自发泡制备的CaP/PU支架孔隙率高、孔结构均匀、贯通性好。将90 ℃发泡成型的CaP/PU多孔支架在110 ℃再熟化处理, 可提高支架的力学性能高达1倍以上。该方法简便易行, 为聚氨酯基多孔支架的制备提供了新思路。     

PLA-PEG共聚物三维多孔支架的制备及表征

将D,L-丙交酯(D,L-LA)与聚乙二醇(PEG)共聚制备了一系列共聚物,并用IR、GPC和1H-NMR对其进行了表征.在此基础上,采用溶剂浇铸-柱子沥滤技术和层叠技术制备了具有一定空间形状的三维多孔组织工程支架,并研究了致孔剂颗粒尺寸及其用量对多孔支架的孔径、孔隙率的影响.结果表明,PLA-PEG共聚物的分子量随着原料中PEG含量的增加而减小;以PLA-PEG共聚物为原料制备多孔支架时,孔径的大小与致孔剂颗粒尺寸有一定的对应关系,孔隙率随着致孔剂用量的增加而增加;采用层叠技术制备的具有一定形状的三维多孔支架符合组织工程对支架材料的一般要求.     

磷酸钙骨水泥大孔径多孔组织工程支架的制备及其纤维增强

采用粒子溶出造孔法, 用棒状谷氨酸钠晶体作为造孔粒子, 制备磷酸钙骨水泥多孔支架, 研究了造孔粒子含量和多孔支架孔隙率之间的关系, 并加入甲壳素纤维来改善支架材料的力学性能. 结果表明, 支架材料的孔隙率可达(79.8±2.3)%,孔隙直径100～600μm; 复合纤维后支架的强度提高了3～4倍, 断裂应变显著提高, 可作为非承重部位骨缺损修复的骨组织工程支架材料.     

迷宫形开孔硬质聚氨酯泡沫制备和性能研究

以多亚甲基多苯基异氰酸酯(PM-200)、聚醚多元醇(5110)为主要原料,以硅油(L580)为稳泡剂,水(H2O)为发泡剂,采用一步发泡法制备一系列不同密度硬质聚氨酯泡沫材料,通过水压穿孔工艺实现硬质聚氨酯泡沫开孔,制备具有形如迷宫样的相互贯通的开孔硬质聚氨酯泡沫。研究了泡沫密度和开孔压力对泡沫开孔率和压缩强度的影响,以及开孔率对吸声系数的影响。结果表明:开孔压力越大,相应的开孔率越大;在开孔压力相同的情况下,泡沫的密度越小,开孔率越大;开孔率越大,材料吸声系数越大;开孔压力的变化对泡沫压缩强度影响不大。     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺多孔支架材料的制备及其结晶行为研究

以NaCl为致孔剂,采用粒子沥滤-相转移法制备了纳米羟基磷灰石/聚酰胺6(n-HA/PA6)多孔支架材料,用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),示差扫描量热仪(DSC)等对其进行表征.结果表明,用该方法制备的多孔支架孔径分布在50～300μm,孔隙率约为77%,孔与孔之间的贯通性良好.用粒子沥滤-相转移法制备的支架中PA6的晶胞体积较制备前有所增大,同时其结晶度也有增加.研究表明,NaCl粒子的存在促进了PA6聚合物晶体的生长.在制备成支架后,n-HA/PA6复合材料中PA6仍为混晶型高聚物,其晶型部分发生了转变,由制备前α晶型占多数变成了制备后γ晶型占多数.支架的制备过程使PA6更容易结晶,但结晶总速率在制备支架前后均没有太大改变.     

纳米羟基磷灰石/聚己内酯复合生物活性多孔支架研究

采用水热法制备了纳米羟基磷灰石（n-HA）及其与聚己内酯（PCL）的复合材料. 用熔融浇铸/食盐微粒浸出法制备了孔径在200～400μｍ、大孔互相贯通的复合材料支架. 通过细胞培养和体内动物实验研究了该支架的生物学性能. 结果表明,复合支架的孔隙率随致孔剂用量的增加而增加,而抗压强度随之而减小;支架的最大孔隙率可达86%,相应的抗压强度为2.4MPa. 成骨细胞在支架上的细胞粘附率和增殖随磷灰石含量增加而提高,复合材料明显高于单纯的PCL支架. 组织学观察显示,新生骨长入多孔支架和复合材料形成了直接的骨性结合. n-HA/PCL复合材料支架有很好的生物相容性和生物活性.     

脂肪族聚氨酯/磷灰石复合材料的原位制备及性能

为避免芳香族聚氨酯在体内降解时产生有毒物质,选用生物相容性良好的脂肪族聚氨酯(PU)与生物活性的羟基磷灰石(HA)为原料,通过原位聚合法制备了脂肪族PU/HA组织工程用多孔支架,并采用SEM、IR和力学试验等方法对多孔支架的形貌和性能进行了表征,进一步研究了发泡剂(水)用量和HA含量对支架泡孔结构和力学强度的影响。结果表明,当发泡剂用量为1%～1.5%(质量分数)时制得的多孔PU/HA复合支架材料孔隙之间相互贯通,孔径范围分布在300～800μm,大孔壁上分布着孔径为50～200μm的小孔,孔隙率达80%以上。随HA含量增加,支架抗压强度和弹性模量显著上升。综合考虑HA的增强效果和组织工程支架的孔隙结构,本体系中HA的最佳添加量为40%(质量分数),发泡剂的最佳用量为1%(质量分数)。