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1、四川I 大学硕士学位论文A w 生物活性玻璃陶瓷多孔支架材料制备及性能研究生物医学工程专业研究生肖斌指导老师周大利教授组织工程化骨组织的研究为骨缺损修复提供了全新的思路和方法。支架材料是骨组织工程的基础内容和关键环节。本文的目的是寻找一种具有表面生物活性，有利于种子细胞的粘附、分布和功能发挥的支架材料。A w 生物活性玻璃陶瓷生物相容性和生物活性良好。近来研究发现生物玻璃的溶解物能增强一些基因的表达，通过基因调节诱发细胞周期开始和进程进而增强生物玻璃的骨形成和促进作用。由于多孔溶胶一凝胶玻璃具有较大的比表面积，能吸附生物活性物质而具有较高的生物活性。这种玻璃还能通过调整基体结构、孔隙率和组成可
2、控制界面反应动力学、降解速率和与骨的结合区域。可见，这种具有优异生物活性、可控降解速率并能促进细胞分化和增殖的材料无疑是种很有前景的组织工程支架材料。本研究用溶胶凝胶法制备前驱体粉末，以硬脂酸为成孔剂，经混料、模压成型、干燥及高温烧结步骤制各A w 生物活性玻璃陶瓷多孔支架材料。在此基础上，为了进一步提高支架材料的孔隙率，实现支架材料降解性的可控性，本研究在A w 生物活性玻璃陶瓷中引入生物降解相0 一磷酸三钙( B T C P ) ，制各A W P T C P 复合多孔支架材料，使支架具有合适的初始力学强度，随着0一T C P 的降解吸收，在原位形成孔，实现支架的孔隙率的增加。同时利用D T
3、 C P的降解为新骨生长提供丰富的C a “、P 。通过控制成孔剂的加入量和粒径来分别控制支架材料的孔隙率和孔径。对A w 、A w P T C P 支架材料进行晶相组成和显微结构分析，并对其力学性能、孔隙率进行测定。采用体外模拟体液( S B F ) 实验评价支架的生物活性和生物A w 生物活牲玻璃陶瓷多孔直架村科制备及件能研究降解性。采用经成骨诱导的大鼠骨髓间充质干细胞( r M S C s ) 为种子细胞，与A W 、A W B T C P 支架材料进行体外复合培养，分析细胞在材料上的粘附、增殖、分化的情况。结果表明：( 1 ) A W 多孔支架材料的主晶相为磷灰石和硅灰石。A w 0
4、一T C P 支架材料的主晶相为磷灰石、硅灰石和B 一磷酸三钙。可以通过控制成孔剂的粒径和加入量来达到孔径和孔隙率可控的目的。硬脂酸加入量为3 0 w t 、粒径为2 0 3 0 目的A w 支架材料，孔径为l o o 5 0 0pm ，其孔隙率分别达6 7 1 和6 6 9 ，抗压强度达1 5 3 M P a 和1 4 3 M P a ，具有合适的力学性能和三维立体多孔结构。( 2 ) 模拟体液浸泡实验显示，A w 支架材料表面能形成蠕虫状的含碳酸根的羟基磷灰石( H C A ) ，A W B T C P 支架材料表面能形成球状的H C A ，预示两种材料都具有良好的生物活性。此外，S B
5、F 浸泡实验还表明两种材料有降解性。复合B T C P 能超增加材料孔隙率的作用。( 3 ) 经成骨诱导的r M S C s 与A W 、A W B T C P 支架材料之问具有生物相容性，r M S C s 能在A w 支架材料上粘附、增殖和分化。r M S C s 的增殖和分化受A w支架材料的表面粗糙度影响，并随着粗糙度的增加而增加。r M S C s 能在A W B T C P 支架材料上粘附、增殖。A W 、A W B T C P 支架材料是具有发展潜力的骨组织工程支架材料。关键词：A W 生物活性玻璃陶瓷B 一磷酸三钙骨组织工程支架材料大鼠骨髓间充质干细胞I I四川大学硕士学位论文
6、S t u d yo np r e p a r a t i o na n dp r o p e r t yo fp o r o u sA Wg l a s s c e r a m i cs c a f f o l dB i o m e d i c a lE n g i n e e r i n gs p e c i a l i t yM a s t e rc a n d i d a t e ：X i a oB i nS u p e r v i s o r ：P r o f Z h o uD a l iB o n et i s s u ee n g i n e e r i n gh a sb e
7、e nh e r a l d e da st h ea l t e r n a t i v es t r a t e g yt or e g e n e r a t eb o n e B o n et i s s u ee h g i n e e r i n gr e q u i r e sas c a f f o l dc o n d u c i v et oc e l la t t a c h m e n ta n dm a i n t e n a n c eo fe e l lf u n c t i o n , t o g e t h e rw i t har i c hs o u r
8、c eo fo s t e o p r o g e n i t o rc e i l si nc o m b i n a t i o nw i t hs e l e c t e do s t e o i n d u c t i v eg r o w t hf a c t o r s S c a f f o l d sn e e dt ob eb i o c o m p a t i b l e ，i d e a l l yo s t e o i n d u c f i v e ，o s t e o c o n d u c t i v e ，b i o d e g r a d a b l ea n
9、 dm e c h a n i c a l l yc o m p a t i b l ew i t hn a t i v eb o n et of u l f i lt h e i rd e s i r e dr o l ei nb o n et i s s u ee n g i n e e r i n g A p a t i t e - w o l l a s t o n i t eb i o a c t i v eg l a s s c e r a m i c( A W - G C ) h a sh i g hb i o c o m p a t i b i l i t ya n db i
10、o a c t i v i t y S o m er e p o r t si n d i c a t et h ed i s s o l u t i o no fb i o g l a s sp r o m o t e st h ee x p r e s s i o no fs o m eg e n e ，w h i c hc o r t r o l sa n di n d u c e st h eb e g i na n dC O u r S eo fc e l lc y c l e ，C o n s e q u e n t l yt h eb o n er e g e n e r a t
11、 i o na n do s t e o p r o d u c t i o na l ee n h a n c e d P o r o u ss o l g e ld e r i v e db i o g l a s sh a sh i g hb i o a c t i v i t yb e c a u s ei tp o s s e s s e sh i g hs p e c i f i cs u r f a c ea r e a sw h i c hC a l la d s o r bb i o a c t i v es u b s t a n c e s M o r e o v e r
12、 , t h i sb i o g l a s sc a nc o n t r o lt h ei n t e r r a c i a lr e a c t i v ek i n e t i c sa n dd e g r a d a t i o nr a t eb ya a j u s t i n gt h es t r u c t u r ea n dp o r o s i t yo ft h em a t r i x O w i n gt os u c hp r o p e r t i e s ，A W - G Ci sap r o s p e c t i v es c a f f o
13、l df o rb o n et i s s u ee n g i n e e r i n g ， A W - G Cw a sp r e p a r e db ys i n t e r i n gt h ep r e c u r s o rp o w d e rd e r i v e df r o ms o l g e lp r o c e s s P o r o u sA Ws c a f f o l d ( A W ) w a sp r e p a r e dt h r o u g hm i x i n g ，u s i n gs t e a r i ca c i da sp o r o
14、 g e n ，c o m p r e s s i o nm o l d i n ga n ds i m e r i n gp r o c e s s B a s i so nt h i s ，i no r d e rt of u r t h e ri n c r e a s et h ep o r o s i t ya n dc o n t r o lt h ed e g r a d a t i o nr a t e ，b i o d e g r a d a b l e1 3 一I 】A W 生物活性玻璃陶瓷多孔支架材料制备及性能研究t r i c a l e i u mp h o s p
15、h a t e ( 3 一T C P ) i sa d d e di n t oA W - G Ct op r e p a r eA W 3 一T C Pc o m p o s i t es e a f f o l d ( A W p T C P ) A W 3 一T C Ph a sa p p r o p r i a t ep r e l i m i n a r ym e c h a n i c a ls t r e n g t h ，a n dc a ni n c r e a s et h ep o r o s i t yb yd e v e l o p i n gai ns i t up
16、 o r o u ss t m c t u r ea st h ed e g r a d a t i o no fp T C R T h ed e g r a d a t i o no fp T C Pc a na l s op r o v i d ea b u n d a n tc a l c i u ma n dp h o s p h a t ef o rt h eb o n eg r o w t h T h ep h a s ec o m p o s i t i o n sa n dm i c r o s t r u c t u r eo fb o t hs c a f f o I d sw e r ec h a r a c t e r i z e db ys c a ne l e c t r o nm i c r o s c o p y ( S E M ) ，X - r a yd i f f r a c t i o n ( X R D ) T h ec o m p
