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透明质酸/明胶/β-TCP微球多孔复合支架的制备及性能

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 组织工程

1.2.1 种子细胞

1.2.2 细胞生长因子

1.2.3 组织工程支架

1.3 组织工程支架材料

1.3.1 高分子材料

1.3.2 无机非金属材料

1.3.3 医用复合材料

1.4 本论文研究目的和主要研究内容

1.4.1 论文的目的和研究意义

1.4.2 论文的主要研究内容

第二章 β-TCP的制备及表征

2.1 引言

2.2 实验原料和仪器

2.2.1 主要原料和试剂

2.2.2 主要仪器

2.3 实验原理和实验方法

2.4 材料的测试与表征

(1)红外光谱分析(FT-IR)

(2)X射线衍分析(XRD)

(3)形貌分析

2.5 实验结果与分析

2.6 本章小结

第三章 透明质酸/明胶复合支架的制备和性能研究

3.1 引言

3.2 实验原料和仪器

3.2.1 主要原料与试剂

3.2.2 主要仪器

3.3 实验原理和实验方法

3.4 材料测试与表征

3.4.1 红外光谱表征

3.4.2 扫描电子显微镜表征

3.4.3 支架材料的溶胀度测试

3.4.4 支架材料的体外降解性测试

3.4.5 支架材料的抗压强度测试

3.4.6 支架材料的细胞毒性测试

3.5 实验结果与分析

3.5.1 支架材料的红外光谱图分析

3.5.2 支架材料的形貌分析

3.5.3 支架材料的溶胀度分析

3.5.4 支架材料的降解性分析

3.5.5 支架材料的抗压强度分析

3.5.6 支架材料的细胞毒性分析

3.6 本章小结

第四章 透明质酸/明胶/β-TCP微球复合支架的制备和性能研究

4.1 引言

4.2 实验原料和仪器

4.2.1 主要原料与试剂

4.2.2 主要仪器

4.3 实验原理和实验方法

4.4 材料测试与表征

4.4.1 扫描电子显微镜表征

4.4.2 支架材料的溶胀度测试

4.4.3 支架材料的体外降解性测试

4.4.4 支架材料的抗压强度测试

4.4.5 支架材料的细胞毒性测试

4.5 实验结果与分析

4.5.1 支架材料的形貌分析

4.5.2 支架材料的溶胀率分析

4.5.3 支架材料的体外降解性能分析

4.5.4 支架材料的抗压强度分析

4.5.5 支架材料的细胞毒性分析

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间科研成果

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摘要

每年由于意外、骨组织病变、年龄的增长而导致的骨科疾病的人数占全世界人口数量的5%,由于此类疾病而逝去的也不计其数。随着生物医学工程的发展,对生物医用材料的要求也越来越高,科学家们不断尝试研发新的材料,以满足病人的各种需求,达到治疗、治愈的目的。 作为组织工程中三大要素之一,三维多孔结构支架在组织工程中起着重要的作用。良好的组织工程支架对于组织损伤的修复是必不可少的,它可以为细胞提供特定的微环境,而且还能发挥模板作用,得以引导组织再生和调整组织结构的功能。透明质酸(HA)作为一种天然高分子,既是构成关节软骨的主要成分之一,同时在缓冲关节摩擦和细胞的营养、代谢中具有重要的功能。所形成的微环境一方面能利于骨髓干细胞粘附和生长,另一方面还能诱导细胞向骨分化的作用。基于这些独特功能,透明质酸被广泛应用于组织工程中。然而单纯的透明质酸应用于骨组织支架中,由于其机械强度不足,且降解速度较快,难以保持一定三维空间结构,不能为骨细胞生活提供良好的保障,所以这不利于骨细胞的生长。 为了解决这些问题,本研究引入明胶和β-TCP来制备复合支架。明胶作为胶原蛋白的降解产物之一,具有比胶原更低的抗原性,并且保留了其氨基酸序列和生物活性,增强了细胞的粘附活性。由于良好的生物降解性和生物活性,在组织工程中,明胶通常与其他生物材料混合来制备三维多孔支架,在皮肤,神经,骨组织工程中已有应用。β-TCP是一种生物相容性良好的可降解生物活性陶瓷,植入生物体内可以通过一定的生命活动方式达到降解的效果,并且降解产物可以被生物体吸收或被当做废弃物排出体外体外,对生物体的正常生命活动没有影响。 本研究以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)-碳化二亚胺盐酸盐(EDC)为交联剂,使透明质酸与明胶成功交联,再复合β-TCP微球,制备多孔水凝胶支架。通过X射线衍射(XRD),分析其微球的成分。通过扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)对支架进行表征。同时也测定了支架材料的抗压强度、溶胀率、降解性等。为了评估支架的体外细胞相容性,将小鼠L929成纤维细胞接种到支架上用于细胞形态学和细胞活性研究。结果表明,多孔支架的孔径可以通过改变明胶与透明质酸的比例进行控制,在一定范围内增加透明质酸的比例,孔径会明显增加。随着混合支架中透明质酸比例的增加,溶胀率和降解率也有所增加。支架的抗压强度随明胶比例的增加而增大。一定量的β-TCP能促进细胞的生长与增殖。

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