n-HA/PLA仿生骨修复支架的构建及其对MC3T3-E1的影响

作     者：宋颖 

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：骨支架材料 羟基磷灰石 聚乳酸 碳酸氢铵 成骨细胞 

摘      要：目的通过真空冷冻干燥法、粒子沥滤法、化学气体发泡法相结合制备纳米羟基磷灰石/聚乳酸(nano-Hydroxyapatite/Polylactic acid,n-HA/PLA)三维仿生多孔支架材料,并研究其力学性能、孔隙率、微观结构、亲水性以及对小鼠成骨细胞前体细胞(MC3T3-E1)的影响。方法实验1应用真空冷冻干燥法,以1,4-二氧六环为制孔剂制备不同比例的nHA/PLA复合支架材料,通过立式万能试验机检测支架材料的机械强度,体积法检测支架材料的孔隙率。实验2从实验1中选择综合数值最佳的一组,应用真空冷冻干燥法,添加不同比例的水作为制孔剂制备n-HA/PLA复合支架材料,检测其机械强度、孔隙率。实验3从实验2中选择综合数值最佳的一组,应用冷冻干燥法、粒子沥滤、化学气体发泡相结合,添加不同比例的碳酸氢铵(Ammonium bicarbonate,NHHCO)为制孔剂制备n-HA/PLA复合支架材料,检测其机械强度、孔隙率。并通过扫描电子显微镜、接触角测量仪观察对照A1组和实验1、2、3中的综合数值相对最佳的15%n-HA组(A4组)、6%水组(B4组)、60%碳酸氢铵组(C3组)的微观结构和亲水性。实验4通过MC3T3-E1细胞在A1组、A4组、B4组、C3组支架上的粘附和细胞毒性检测评价其生物相容性;通过碱性磷酸酶活性和茜素红染色评价支架对MC3T3-E1成骨分化能力的影响。结果1通过真空冷冻干燥法制备出不同n-HA含量的PLA支架材料,材料的压缩强度达到(3.42±0.06)～(4.18±0.05)MPa,孔隙率达到(65.22±0.60)～(73.05±0.56)%,差异有统计学意义(P0.05);2通过真空冷冻干燥法,以1,4-二氧六环和水为制孔剂,制备出n-HA/PLA支架材料,材料的压缩强度达到(3.49±0.05)～(4.18±0.05)MPa,孔隙率达到(67.14±0.85)～(71.80±0.78)%,差异有统计学意义(P0.05);3通过真空冷冻干燥/粒子沥滤/气体发泡法相结合,以1,4-二氧六环/水/碳酸氢铵为制孔剂,制备出n-HA/PLA支架材料,材料的压缩强度达到(3.08±0.08)～(3.62±0.09)MPa,孔隙率达到(75.60±0.62)～(87.12±0.53)%,差异有统计学意义(P0.05);背散射电镜下,C3组支架是同时兼具大孔/小孔/微孔的纤维网状分级多孔支架材料,孔隙结构最佳;亲水性检测结果显示,B4组支架材料的亲水性最好,A4和C3组次之;4细胞实验显示,MC3T3-E1细胞在B4组支架材料上黏附效果最好,A4、C3组次之;四组支架上细胞的增殖、成骨分化与空白对照组无差异。结论1通过真空冷冻干燥法/粒子沥滤法/化学发泡法相结合,采用体积分数94%的1,4-二氧六环和6%的水、质量分数60%的碳酸氢铵为多重制孔剂,制备出的nHA/PLA骨修复支架材料具有较好的力学强度、孔隙率、孔隙连通性、亲水性。2细胞实验显示MC3T3-E1细胞可在所制备的n-HA/PLA仿生骨修复支架材料上黏附,支架对细胞的增殖、成骨分化无影响。图 7 幅;表 14 个;参 131 篇。