论文题目: 组织工程预塑形多孔支架的制备和研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 高分子化学与物理
作者: 张俊川
导师: 丁建东
关键词: 组织工程,多孔支架,生物材料,可降解高分子,聚乳酸,丙交酯乙交酯共聚物,聚己内酯,开环聚合,粒子溶出技术,模压制备,球形致孔剂,球形孔支架,规整孔结构,孔隙连通性,力学性能,细胞毒性,皮下埋植
文献来源: 复旦大学
发表年度: 2005
论文摘要: 组织工程将在一定程度上改变21世纪的外科学,本身是一个典型的交叉学科研究。在组织工程中,预塑形多孔支架为细胞粘附、增殖、分化以及营养物质输入与废物的排放提供场所,引导细胞生长和组织再生,并最终影响到组织的结构和功能,在组织工程中起着重要的作用。多孔支架的外形、孔结构形态、孔隙率、力学性能、降解速率等基本性质对实现其细胞外基质的功能起到非常重要的作用。本博士论文的主题即为组织工程生物材料,尤其是组织工程多孔支架的制备技术。 论文合成了聚乳酸等可降解聚酯,并以其为支架材料,详细考察了不同致孔剂溶出方法对所制备多孔支架的影响;在此基础上,采用球形致孔剂并结合模压成型技术制成了具有规整球形孔结构的新型多孔支架,并系统地研究了该三维多孔支架的力学性能;且对该多孔支架的细胞相容性及动物皮下埋植进行了初步的评价。 我们的主要研究内容和实验结果如下: 1.可降解聚酯的合成。本文通过开环聚合制备了具有生物降解性的聚酯类化合物,包括消旋聚乳酸(PDLLA)、乙交酯—丙交酯共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)等。该聚合可通过调节反应条件加以控制,其中PDLLA的分子量可高达40万以上。验证了该材料的体外降解行为。 2.盐粒致孔和常温模压相结合制备非规整孔结构的大尺寸多孔支架。以氯化钠粒子为致孔剂,分别采用溶剂浇铸与模压成型技术制备了高分子多孔支架,并系统地考察了致孔剂的影响。实验表明,采用模压成型技术可制备大尺寸的多孔支架,且成型精度高,所得支架孔隙率高达90%以上,孔形态可由致孔剂形念来调控,孔分布均匀。该法克服了溶剂浇铸法仅能制备小尺寸支架的弊端,且表面亦为为开孔结构,在组织工程的预塑形细胞支架领域可得到广泛应用。 3.球形孔的大尺寸支架的制备技术。以悬浮分散方法制备了不粘连的、单分散
论文目录:
ACKNOWLEDGMENTS
ABSTRACT
摘要
TABLE OF CONTENTS
LIST OF FIGURES
LIST OF TABLES
ABBREVIATIONS
CHAPTER 1 INTRODUCTION
1.1 Tissue Engineering
1.2 Tissue Engineering Materials
1.2.1 Natural Polymers for Tissue Engineering
1.2.2 Synthetic Polymers for Tissue Engineering
1.2.2.1 Poly(α-hydroxy acids)
1.2.2.2 Poly(ε-caprolactone)
1.2.2.3 Polyanhydrides
1.2.2.4 Others
1.3 Demands for Preshaped Scaffolds for Tissue Engineering
1.4 Fabrication Methods of Preshaped Scaffolds for Tissue Engineering
1.4.1 Fiber Bonding
1.4.2 Particulate Leaching Method
1.4.3 Phase Separation
1.4.4 Rapid Prototyping Technique
1.4.5 Molding Method
1.4.6 Others
1.5 Surface Modification of Preshaped Scaffolds for Tissue Engineering
1.6 Objectives of This Thesis
CHAPTER 2 POLYMER SYNTHESIS AND FABRICATION OF POROUS SCAFFOLDS WITH IRREGULAR PORES
2.1 Introduction
2.2 Experimental
2.2.1 Chemicals
2.2.2 Synthesis of Polyesters
2.2.2.1 Polymerization of Poly(ε-caprolactone) (PCL)
2.2.2.2 Polymerization of Poly(D,L-lactic acid) (PDLLA)
2.2.2.3 Preparation of Poly(lactic acid-co-glycolic acid) (PLGA)
2.2.3 Preparation of Polymer Porous Scaffolds
2.2.3.1 Preparation of Porous Scaffolds by Casting Method
2.2.3.2 Preparation of Porous Scaffolds by Compression Molding & Particulate Leaching Method
2.2.4 In Vitro Degradation of Polymer Foams
2.2.5 Characterization
2.2.5.1 Molecular Weight Determination of Polyesters
2.2.5.1.1 Viscometry
2.2.5.1.2 Gel Permeation Chromatography (GPC)
2.2.5.2 Nuclear Magnetic Resonance (NMR)
2.2.5.3 Porosity Measurement of Porous Scaffolds
2.2.5.4 Thermal Properties Characterization of Scaffolding Materials
2.2.5.5 Microstructure Observation
2.3 Synthesis of Biodegradable Polyesters
2.4 Pore Structure and Porosity of Scaffold
2.4.1 Porosity of Porous Scaffolds
2.4.2 Microstructure of Porous Scaffolds
2.5 In vitro Degradation of Polymer Foams
2.6 Summary
CHAPTER 3 PREPARATION OF POLYMERIC TISSUE ENGINEERING SCAFFOLDS WITH ORDERED POROUS STRUCTURE
3.1 Introduction
3.2 Experimental
3.2.1 Materials
3.2.2 Preparation of Paraffin Spheres
3.2.3 Porous Scaffold Fabrication Based on Paraffin Spheres
3.2.4 Characterization of Porous Scaffolds
3.2.4.1 Porosity Measurement of Porous Scaffolds
3.2.4.2 SEM Observation of Porous Scaffolds
3.2.4.3 Light Microscopic Observation
3.3 Preparation of Paraffin Spheres
3.4 Fabrication of Porous Scaffolds Based on Paraffin Spheres
3.4.1 Porosity Modulation
3.4.2 Morphology of Spherical Pore Foams
3.5 Summary
CHAPTER 4 MECHANICAL PROPERTIES OF POROUS SCAFFOLDS
4.1 Introduction
4.2 Experimental
4.2.1 Materials
4.2.2 Porous Scaffolds Fabrication
4.2.3 Mechanical Measurement of Porous Scaffolds
4.3 Results and Discussion
4.3.1 Viscoelasticity of Porous Membranes
4.3.2 Pore Size Effect on Mechanical Properties of Porous Scaffolds
4.3.3 Porosity Effect on Mechanical Properties of Spherical Pore Scaffolds
4.3.4 Bimodal Pore Size Effect on Mechanical Properties of Porous Scaffolds
4.3.5 Comparison of Mechanical Properties of Porous Scaffolds Prepared with Different Pore Shapes
4.3.6 Linear Fit of Compressive Modulus of Porous Scaffolds
4.4 Summary
CHAPTER 5 BIOCOMPATIBILITY EVALUATION OF POROUS SCAFFOLDS
5.1 Introduction
5.2 Foams Preparation and Porogen Residue
5.3 Cytotoxicity of Foams
5.3.1 Cell Culture
5.3.2 Observations of Cells Cultured on the Porous Scaffolds
5.3.3 MTT Assay
5.4 Preliminary Examination of In Vivo Biocompatibility
5.4.1 Implantation of Porous Scaffolds in Animal Experiment
5.4.2 Histological Examination
5.4.3 Host Response to Porous Scaffolds
5.5 Summary
CHAPTER 6 CONCLUSIONS AND FUTURE PROSPECT
6.1 Conclusions
6.2 Problems and Future Prospect
REFERENCES
CURRICULUM VITAE
论文独创性声明
论文使用授权声明
发布时间: 2005-09-19
参考文献
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