基于3D打印和冷冻干燥技术共同制备PLA/CS/BG支架及其性能研究

作     者：史力丹 

作者单位：华北理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓久鹏

授予年度：2021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] 

主      题：聚乳酸 壳聚糖 生物活性玻璃 复合支架 3D打印 冷冻干燥法 

摘      要：目的利用3D打印和冷冻干燥技术制备聚乳酸（PLA）/壳聚糖（CS）/生物活性玻璃（BG）复合支架材料（PLA/CS/BG）,通过检测其理化性能和生物相容性,为该支架材料在骨组织工程中的应用提供理论基础。方法1首先利用3D打印技术制备PLA支架,基于3D打印和冷冻干燥技术制备PLA/CS、PLA/CS/BG复合支架,经扫描电镜、能谱分析、万能试验机和水接触角测试仪对支架材料的微观形貌、元素组成、孔隙率、抗压强度和亲水性等进行检测,通过模拟体液实验来检测材料的生物活性;2将成骨细胞MC3T3-E1接种于在三组支架材料上,观察细胞的粘附、生长和增殖情况来表征材料的生物相容性.结果1扫描电镜显示,PLA支架分布着形状大小基本一致的孔隙,PLA/CS组和PLA/CS/BG组支架分布着大小不一的孔隙,孔径在10～328μm;能谱分析显示C、O、N、Si、P、Ca元素分布于PLA/CS/BG支架材料中;2孔隙率测试显示,三组支架材料的孔隙率均达70%以上,其中PLA组和PLA/CS组的孔隙率均大于PLA/CS/BG组的孔隙率（P0.05）;3抗压强度测试表明,PLA/CS/BG的抗压强度为（45.50±1.13）MPa,大于PLA组和PLA/CS组（P0.05）;4亲水性测试表明,PLA/CS亲水性优于PLA组和PLA/CS/BG组（P0.05）;5模拟体液浸泡28d后,扫描电镜显示PLA/CS/BG支架表面有羟基磷灰石的生成,EDS测试可明显看出浸泡前后元素含量的差异,Ca/P为1.73,进一步证实了羟基磷灰石的生成;6 CCK8测试结果表明,三组支架材料细胞毒性均为0级,利于成骨细胞在支架材料的生长和增殖（P0.05）,并显著促进细胞粘附,PLA/CS/BG组更益于成骨细胞MC3T3-E1的粘附。结论1利用聚乳酸、壳聚糖和生物活性玻璃可成功制备出复合支架材料PLA/CS/BG;2壳聚糖和生物活性玻璃的添加对材料微观结构、孔径、亲水性和抗压强度方面有明显改善;3实验结果显示PLA/CS/BG复合支架材料具有良好的生物活性和生物相容性,可促进MC3T3-E1细胞的粘附与增殖,效果优于PLA组和PLA/CS组支架材料。图 21 幅;表 11 个;参 112 篇。