聚乳酸多孔支架的制备和性能研究

论文题目: 聚乳酸多孔支架的制备和性能研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料加工工程

作者: 郭超

导师: 林萍华,董寅生

关键词: 聚乳酸,多孔支架,复合材料,亲水性,降解

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 组织工程用生物材料多孔支架的制备是组织工程的核心问题之一,本研究以冰粒子为致孔剂,采用改进的溶剂浇铸-粒子沥滤法制备了聚乳酸和聚乳酸-羟基磷灰石复合材料多孔支架,并对多孔支架的基本性能进行了研究。分别采用氯化钠、碳酸氢铵和冰粒子为致孔剂制备了聚乳酸多孔支架,只有冰粒子为致孔剂制备的多孔支架无致孔剂残留且孔隙呈较规则的球形,细胞实验证明该方法制备的多孔支架具有良好的生物相容性并且无细胞毒性,表明采用冰粒子是一种优良的多孔支架制备用致孔剂。建立了冷冻干燥过程的数学模型,在分析冷冻干燥过程影响因素的基础上,设计了新型冷冻干燥实验装置,该装置强化了干燥过程中的热、质传输,提高了冷冻干燥效率。采用液固萃取技术代替冷冻干燥技术制备多孔支架,使制备时间明显缩短,可进一步提高制备效率,但在制备过程中多孔支架会发生较大的收缩变形。应用正交实验研究了工艺因素对聚乳酸多孔支架孔隙形态的影响,冰粒子大小决定多孔支架的孔隙大小但对多孔支架孔隙率基本无影响,其质量分数的增加不改变多孔支架的孔隙大小但是使多孔支架孔隙率和大孔连通程度上升;氯仿含量的上升同样使孔隙率上升,但是降低了大孔连通程度。初步建立了以“孔隙连通率”来评价单个孔隙的孔连通程度,然后综合评价整个多孔支架孔连通程度的方法。制备了聚乳酸-羟基磷灰石复合材料多孔支架,随着羟基磷灰石质量分数的增大,复合材料多孔支架的压缩强度先上升后下降;扫描电镜观察表明多孔支架中存在羟基磷灰石的团聚现象,且随着羟基磷灰石质量分数的增加团聚现象加重;应用超声振荡处理对减轻羟基磷灰石团聚作用有限,处理后的复合材料多孔支架压缩强度无明显改善。多孔支架亲水性与膜的亲水性有较大差异,羟基磷灰石的加入不能有效改善支架的亲水性;采用壳聚糖表面涂覆和碱水解两种方法对复合材料多孔支架进行表面改性,研究结果表明,只有碱水解可对多孔支架整体的亲水性进行有效改善;在SBF溶液中进行体外降解时,随试验时间延长,多孔支架的亲水性逐步提高。根据相关表面物理化学理论建立模型,解释了多孔支架相对膜的疏水性现象和改性后的超亲水性现象。聚乳酸多孔支架、未改性和改性复合材料多孔支架在体外降解过程中结构均没有发生变化,也没有明显的自催化现象,支架压缩强度均出现先上升后下降的现象。与聚乳酸多孔支架和未改性复合材料多孔支架相比,碱水解改性复合材料多孔支架的降解速度更快。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 生物材料与组织工程

1.1.1 生物材料

1.1.2 组织工程

1.2 组织工程支架及支架材料

1.2.1 组织工程支架的作用

1.2.2 组织工程支架材料

1.3 高分子多孔支架的常用制备方法

1.3.1 常用高分子多孔支架制备方法

1.3.2 溶剂浇铸-粒子沥滤技术的改进方法

1.4 论文工作的提出

第二章 聚乳酸多孔支架制备方法的研究

2.1 不同致孔剂制备聚乳酸多孔支架的比较

2.1.1 实验方法

2.1.2 实验结果

2.1.3 致孔剂残留分析

2.1.4 致孔剂的选择

2.2 液固萃取制备聚乳酸多孔支架

2.2.1 液固萃取基本原理

2.2.2 实验方法与设备

2.2.3 实验结果

2.2.4 液固萃取制备方法分析

2.3 冷冻干燥过程的改进

2.3.1 冷冻干燥的主要过程和主要数学模型

2.3.2 多孔支架制备中冷冻干燥过程的数学模型

2.3.3 多孔支架制备实验方法与设备

2.3.4 实验结果

2.3.5 氯仿去除方法的选择

2.4 冰粒子制备多孔支架的细胞毒性与细胞生长形态

2.4.1 实验方法

2.4.2 实验结果

2.5 本章小结

第三章 聚乳酸多孔支架孔隙特征的研究

3.1 实验方法

3.1.1 正交实验设计

3.1.2 聚乳酸多孔支架制备

3.1.3 多孔支架孔隙特征评价方法

3.2 正交试验的结果与分析

3.2.1 孔隙率与工艺因素的关系

3.2.2 孔隙大小与工艺因素的关系

3.2.3 孔隙连通程度与工艺因素的关系

3.3 制备过程中氯仿挥发对孔隙特征的影响

3.3.1 氯仿挥发率的影响因素

3.3.2 密度法测量孔隙率可能存在的误差

3.4 本章小结

第四章 羟基磷灰石对聚乳酸多孔支架性能影响的研究

4.1 聚乳酸-羟基磷灰石复合材料多孔支架的制备

4.1.1 羟基磷灰石粉体的性质

4.1.2 聚乳酸-羟基磷灰石复合材料多孔支架的制备方法

4.1.3 聚乳酸-羟基磷灰石复合材料多孔支架的性能测试

4.2 聚乳酸-羟基磷灰石复合材料多孔支架的性能

4.2.1 聚乳酸-羟基磷灰石复合材料多孔支架的孔隙率

4.2.2 聚乳酸-羟基磷灰石复合材料多孔支架的压缩强度

4.2.3 聚乳酸-羟基磷灰石复合材料多孔支架的热稳定性

4.2.4 聚乳酸-羟基磷灰石复合材料多孔支架的亲水性

4.2.5 羟基磷灰石加入对聚乳酸多孔支架降解过程中pH值变化的影响

4.3 本章小结

第五章 多孔支架的表面改性与降解

5.1 表面改性

5.1.1 实验方法

5.1.2 表面改性结果与分析

5.2 多孔支架的体外降解实验

5.2.1 体外降解实验方法

5.2.2 体外降解实验结果

5.2.3 体外降解实验结果讨论

5.3 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

附录 实验材料和实验、测试设备清单

攻读博士学位期间发表的文章:

攻读博士学位期间获得的专利:

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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