生物矿物用于制备骨组织工程支架的工艺及性能

作     者：刚芳莉 党中秀 李瑞芸 李潇 孙潇洋 

作者机构：忻州师范学院生物系 

出 版 物：《中国组织工程研究》 (Chinese Journal of Tissue Engineering Research)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：山西省基础研究计划青年科学研究项目(20210302124286) 项目负责人:刚芳莉 

主　　题：再生医学 组织工程支架 生物矿物 聚己内酯 亲水性 细胞相容性 力学性能 工程化骨材料 

摘      要：背景：近年来，生物矿物用于骨组织工程支架制备的方法得到了广泛研究，包括溶剂铸造法、冷冻干燥法、3D打印等，然而，生物矿物种类多样、成分复杂，对支架性能的影响和制备工艺的要求各不相同，尚需对其适用性进行系统研究。目的：探索生物矿物的研磨及筛选工艺，评价生物矿物与高分子基体复合材料的溶液流变特性、亲水性、力学性能和生物相容性。方法：选取5种具有代表性的生物矿物，分别为鳖甲、蛋壳、海螵蛸、鹿角霜和珍珠，将5种生物矿物研磨成粉并筛选，按照特定比例分别与聚己内酯混合制备成复合材料。通过对粉末的元素成分、粒径分布以及复合材料的溶液流变特性、亲水性、力学性能和生物相容性进行测试，探究生物矿物在骨组织工程中应用的可行性。结果与结论：(1)大多数生物矿物粉末遵循研磨时间越长粒径越小的规律，通过过筛等方法可以分离获取所需粒度范围内的生物矿物颗粒。元素面扫和傅里叶红外光谱分析表明，这5种生物矿物的主要无机矿物成分为碳酸钙和磷酸钙，都含有C、O、P、Ca 4种元素。(2)使用1,4-二氧六环溶解聚己内酯并添加生物矿物粉末制备支架的方法，不会导致复合材料成分上发生显著变化，并且不会降低复合材料的生物相容性。生物矿物粉末的加入能够改善聚己内酯材料的亲水性和可3D打印性，但会导致复合材料力学性能的下降。(3)结果表明，将生物矿物粉末应用于骨组织工程支架时应注意粉末添加比例的选择，以平衡复合材料的亲水性、可打印性和力学性能。