聚乙烯醇-海藻酸钙组织工程复合支架的性能

背景:将不同相对分子质量及醇解度的聚乙烯醇与海藻酸钙复合,可形成具有高含水率和适宜膨胀率的组织工程支架材料,形成的多孔结构适用于组织工程支架的细胞培养.目的:采用不同成型方法分别制备聚乙烯醇-海藻酸钙复合支架材料薄膜、颗粒、海绵,探讨其作为组织工程支架材料的可行性,并找出综合性能理想的配比.方法:将不同重均分子质量和醇解度的聚乙烯醇与海藻酸钠按一定比例复合,制备聚乙烯醇海藻酸钙复合支架.测定复合支架的含水率和膨胀率,利用扫描电镜观察样品横截面的组织形态.结果与结论:通过改变聚乙烯醇的重均分子质量、醇解度和海藻酸钠的用量,得到不同配比的复合支架,含水率在48%～93%范围,膨胀率在120%～470%范围.扫描电镜观察显示,复合材料内部组织形态结构形成多孔结构,当聚乙烯醇重均分子质量为24 000,61 500时,形成的孔形态结构最好.海藻酸钠用量较少时,复合支架薄膜的孔结构形态更好,以m(聚乙烯醇):m(海藻酸钠)=3:1时孔结构形态最佳:海藻酸钠用量较大时,复合支架海绵的孔结构形态更好,以m(聚乙烯醇):m(海藻酸钠)=1:4,m(聚乙烯醇):m(海藻酸钠):1:6时最佳,材料蓬松多孔,结构规整,且孔分布均匀,满足组织工程多孔支架材料的需要.     

多孔聚乙烯醇/明胶软骨组织工程支架复合材料的制备及其生物相容性

背景:以明胶为基体制备的组织工程支架材料具有良好的生物相容性和生物降解性能,但存在力学性能低,降解速率难以控制的缺陷。目的:制备一种软骨组织工程支架材料多孔聚乙烯醇/明胶复合物,并检测其理化性能和生物相容性。方法:采用乳化发泡法制备聚乙烯醇/明胶多孔支架,并通过电镜分析、力学测试、皮下植入实验,检测材料孔径和孔隙率、IR光谱、力学性能和生物相容性。结果与结论:多孔材料内部呈三维网状多孔结构,孔径均匀,有相似的孔隙率61.8%,含水率44.6%,抗拉强度为(5.01±0.03)MPa,抗压强度为(1.47±0.36)MPa,有较好的力学性能,IR光谱分析表明材料内部结构均匀。皮下植入后,炎症反应逐渐减轻,囊壁逐渐变薄,并趋于稳定,提示多孔聚乙烯醇/明胶支架材料具有较好的生物相容性和力学性能。     

多孔聚乙烯醇/明胶软骨组织工程支架复合材料的制备及其生物相容性

背景：以明胶为基体制备的组织工程支架材料具有良好的生物相容性和生物降解性能,但存在力学性能低,降解速率难以控制的缺陷。目的：制备一种软骨组织工程支架材料多孔聚乙烯醇/明胶复合物,并检测其理化性能和生物相容性。方法：采用乳化发泡法制备聚乙烯醇/明胶多孔支架,并通过电镜分析、力学测试、皮下植入实验,检测材料孔径和孔隙率、IR光谱、力学性能和生物相容性。结果与结论：多孔材料内部呈三维网状多孔结构,孔径均匀,有相似的孔隙率61.8%,含水率44.6%,抗拉强度为（5.01±0.03）MPa,抗压强度为（1.47±0.36）MPa,有较好的力学性能,IR光谱分析表明材料内部结构均匀。皮下植入后,炎症反应逐渐减轻,囊壁逐渐变薄,并趋于稳定,提示多孔聚乙烯醇/明胶支架材料具有较好的生物相容性和力学性能。     

三维打印组织工程骨支架的生物相容性实验研究

目的探讨以煅烧羊椎骨松质双相陶瓷粉末/聚乙烯醇(polyvinyl alcohol vinylalcohol polymer,PVA)生物高分子聚合物凝胶为原材料的新型三维打印组织工程骨支架成型方法,及支架的生物相容性。方法取健康、清洁级新疆阿勒泰大尾羊骨髓液培养羊骨髓间充质干细胞;取新鲜市售羊椎骨,去皮质骨,脱蛋白质、脱脂、煅烧后松质双相陶瓷精细研磨,钴60放射灭菌,与体积分数15%PVA溶剂体积比1∶2混合,制备成型材料。将建立好的STL格式文件导入固高GXYZ303010-XYLE三维打印系统,装配快速成型材料,采用熔融堆积成型法完成三维打印组织工程骨支架的成型。将羊骨髓间充质干细胞与灭菌三维打印组织工程骨支架在体外复合培养,扫描电镜观察羊骨髓间充质干细胞在三维打印组织工程骨支架中的生长情况;制备支架材料浸提液,采用MTT法检测三维打印组织工程骨支架对羊骨髓间充质干细胞增殖的影响,采用皮内刺激试验评价三维打印组织工程骨支架材料的生物相容性。结果三维打印法建立的组织工程骨支架具有良好的通透性,孔隙率为68.3%,孔隙间连通率为84.0%,具备一定的力学性能;三维打印组织工程骨支架浸提液对羊骨髓间充质干细胞的细胞毒性为0~1级,无明显细胞毒性;羊骨髓间充质干细胞可紧密附着于支架材料表面,黏附生长、增殖,并有突起向支架内部空隙伸展;皮内刺激试验结果表明三维打印组织工程骨支架对新疆阿勒泰大尾羊无刺激性。结论利用羊椎骨松质煅烧双相陶瓷粉末/PVA生物高分子聚合物成型的三维打印组织工程骨支架无刺激性、无明显细胞毒性,具有良好的生物学功能,有望应用于骨组织工程学。     

聚磷酸钙纤维/羟基磷灰石/明胶软骨组织工程支架材料的制备及性能★

背景:目前明胶基组织工程支架材料存在力学性能低、生物相容性差、降解速率难以控制等缺陷。目的:通过添加聚磷酸钙纤维和羟基磷灰石改善明胶支架材料的性能。方法:以自制聚磷酸钙纤维和羟基磷灰石为添加材料,明胶为基体材料,以戊二醛为交联剂,采用溶媒浇铸/粒子滤取技术制备配比为50/10/40的聚磷酸钙纤维/羟基磷灰石/明胶软骨组织工程支架复合材料。测试支架材料的物理力学性能,并观察其微观结构。结果与结论:采用溶胶凝胶法制得的羟基磷灰石粉末结晶程度较差,经900℃下煅烧0.5h后,可制得结晶程度较高的羟基磷灰石粉末。聚磷酸钙纤维/羟基磷灰石/明胶软骨组织工程支架材料具有三维、连通、微孔网状空间结构,孔隙率在65%-90%之间,满足软骨组织工程对其支架材料孔隙的要求。戊二醛的交联作用和聚磷酸钙纤维的增强作用,克服了明胶在制备多孔支架时容易收缩的缺点,制得高孔隙率三维连通的支架材料。     

新型海藻酸盐水凝胶真皮支架材料的制备及其表征

背景:海藻酸钠水凝胶具有与真皮基质成分蛋白多糖类似的结构,是较为理想的成纤维细胞培养材料,但以往制备海藻酸钠水凝胶大部分都是以CaCl2为交联剂,这一体系存在严重不足。目的:利用碳化二亚胺作为催化剂、乙二胺作为交联剂制备新型海藻酸盐水凝胶支架材料,并对其性能进行表征,探讨其作为组织工程支架材料的可行性。设计、时间及地点:形态学描述及自身对照实验,于2005-10/2006-10在中山大学附属第一医院骨科实验室完成。材料:自制乙二胺溶液,碳化二亚胺和海藻酸钠购自Sigma公司。方法:利用碳化二亚胺作为催化剂、乙二胺作为交联剂,采用共价交联及冻干法制备新型海藻酸盐水凝胶支架,对照为用传统交联剂CaCl2制备的样品。主要观察指标:观察海藻酸钠的理想反应浓度;用扫描电镜观察藻酸盐组织工程支架的微观结构,排液法测定其孔隙率及含水量;并观察其体外降解规律。结果:成功制备了海藻酸盐水凝胶真皮支架,该支架材料的海藻酸钠理想反应浓度为2%,其含水量为(95.32±1.24)%,孔隙率为(85.55±0.98)%,均高于对照材料;2周后海藻酸盐水凝胶的体外降解率为(12.26±2.25)%。结论:新型海藻酸盐组织工程真皮支架克服了传统以钙离子作为交联剂的诸多缺点,其吸水性、孔隙率、降解性能满足真皮支架材料的物理性能所需,能够做为成纤维细胞的三维培养系统。     

聚乙烯醇及其复合材料在组织工程支架中的应用

背景：聚乙烯醇是具有良好生物相容性和生物降解特性的聚合物,因其水溶性、成膜性、乳化性、胶黏性,而且无味无毒,被广泛用于临床领域。
　　目的：综述聚乙烯醇及其复合材料在骨、软骨、皮肤、血管等组织工程支架中的应用。
　　方法：由第一作者检索2000年1月至2011年12月中国知网数据库、1980年1月至2012年12月Pubmed数据库及 Elsevier数据库中,有关聚乙烯醇及其复合材料在骨、软骨、皮肤、血管等组织工程支架中应用的文章,中文关键词为“聚乙烯醇,复合材料,组织工程支架”,英文关键词为“Poly (vinyl alcohol),composite material, tissue engineering scaffold”。
　　结果与结论：虽然聚乙烯醇及其复合材料还存在强度不够高、植入后有并发症等缺点,但这类材料具有良好的生物相容性和生物可降解特性,在组织工程中的应用从实验室到临床前研究都有很大的进展。对于其修复的长期效果还需要进一步深入研究。通过对材料表面进行修饰,改善细胞与支架材料的相互作用;通过模拟细胞生长微环境,制备仿生材料,提高材料的亲水性、对细胞的黏附性,促进细胞的分化增殖;构建具有可控三维多孔结构的支架,并赋予其控制释放细胞生长因子等功能,更好地仿生天然细胞外基质的结构和功能;制备出降解速度与机械强度能够完全适应组织再生需要的支架,研制复合、仿生材料是今后支架材料研究的主要方向。     

冷冻温度对聚乙烯醇水凝胶性能的影响

目的:冷冻温度对制备性能优良的聚乙烯醇水凝胶有较大的影响,拟通过采用反复冷冻-融化方法制备聚乙烯醇水凝胶,探讨在不同冷冻温度下制备的聚乙烯醇水凝胶的物理性能和力学性能,寻求制备聚乙烯醇水凝胶的最佳冷冻温度。方法:实验于2007-04/06在中国矿业大学材料学院摩擦学与可靠性工程实验室完成。实验选用白色絮状的聚乙烯醇20-99作为原料,按一定比例将聚乙烯醇溶于去离子水中,在恒温水浴箱中于90℃下加热4h,配制成一定浓度的聚乙烯醇水溶液;然后将聚乙烯醇水溶液在超低温冷冻储存箱中冷冻成型,冷冻温度分别设为-10℃,-15℃,-20℃,-25℃,-30℃,冷冻时间为6～10h,取出试样后室温下融化2～4h,上述冷冻-融化过程重复3次制得聚乙烯醇水凝胶。实验选用聚乙烯醇的质量分数为15%,制备不同厚度的聚乙烯醇水凝胶试样若干备用。测试各种冷冻温度下制备的聚乙烯醇水凝胶的密度、含水率、再溶胀性和结晶度等物理性能以及弹性模量和应力松弛等力学性能。结果:聚乙烯醇水凝胶的物理性能和力学性能随冷冻温度的不同而明显变化;-20℃反复冷冻融化制备的聚乙烯醇水凝胶具有较好的物理性能和力学性能,其密度为1.06543g/cm3,含水率为82.61%,再溶胀率达238.8%,结晶度为74.03%,弹性模量为0.0974MPa。结论:-20℃是反复冷冻-融化法制备聚乙烯醇水凝胶的常选冷冻温度。     

丝素/壳聚糖/纳米羟基磷灰石构建的骨组织工程支架***

背景：丝素蛋白、壳聚糖及纳米羟基磷灰石均是天然材料,具有良好的生物活性和理化特性,作为人体组织工程材料已取得了一定的成果,但3种材料在单独应用的研究中还存在一定的缺陷。目的：制作丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石三维支架材料,分析其特性。方法：将丝素蛋白、壳聚糖、纳米羟基磷灰石分别配制成2%的溶液后,分别按照1∶1∶0.5,1∶1∶1,1∶1∶1.5的体积比混合,采用冷冻干燥与化学交联技术制备成三维复合支架材料。检测三维复合支架的孔隙率、吸水膨胀率及热水溶失率,采用材料力学测验机测试干燥三维复合支架材料的拉伸和压缩弹性模量,采用扫描电镜检测三维复合支架的孔径。结果与结论：丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石三维复合支架在干燥状态下呈白色,无特殊气味,为稳定固态的圆柱体,触之有明显的抗压能力和弹性。随着复合支架材料中纳米羟基磷灰石含量的增高,支架材料的孔隙率、吸水膨胀率、平均孔径呈逐渐减小趋势,热水溶失率及抗压能力表现出相反的趋势,结果显示以1∶1∶1体积比制作的支架更符合骨替代材料要求,其平均孔径为85.67μm、吸水膨胀率的为(135.65±4.56)%、热水溶失率为(22.84±1.06)%,支架材料内部孔隙均匀,呈现网状结构,孔隙之间交通发达,网状结构本身约10μm。     

Y500R可吸收珊瑚羟基磷灰石人工骨不完全热液置换反应前后结构的扫描电镜分析

目的:研究经不完全热液置换反应后,Y500R可吸收珊瑚羟基磷灰石(HA)人工骨是否仍能保持珊瑚骨原有的三维立体多孔结构,微孔之间交通情况有无改变,孔隙率、孔径大小及均匀度是否符合骨细胞的生理需求,为该材料的临床应用提供必要的实验依据.方法:采用扫描电镜观察,对比Y500R可吸收珊瑚HA人工骨与角孔珊瑚在支架三维结构、孔隙率、孔径及孔的均匀度方面的差异.结果:Y500R可吸收珊瑚HA的三维结构和孔隙率与角孔珊瑚类似,孔径比角孔珊瑚小,但大小均匀.结论:经不完全热液置换反应后,Y500R可吸收珊瑚HA的三维空间结构未发生改变,孔隙之间交通良好、孔径、孔隙率符合骨组织工程对支架材料的要求,可作为新型的骨代用品.