项目名称: 新型蜂巢状骨组织工程支架材料的结构仿生设计与性能研究

项目编号: No.31300804

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 生物科学

项目作者: 赵宏霞

作者单位: 广东工业大学

项目金额: 22万元

中文摘要: 本课题针对骨组织工程多孔支架材料力学性能差的缺陷,提出了蜂巢状骨组织工程支架材料的结构仿生设计。依据蜂巢质量轻、孔隙率高、机械性能好的结构优点,首先以三维打印技术模拟蜂巢的空隙结构获得造孔模板,再以羟基磷灰石/壳聚糖酸悬浮液灌模。利用单轴干压加冷等静压的二次成型技术对材料进行成型。溶解去除造孔模板后即可得到仿蜂巢结构的三维多孔支架材料。体外构建由细胞-支架+骨形态发生蛋白所形成的组织工程骨,并进行体内植入实验。探讨蜂巢结构的几何参数与支架材料力学性能之间的关系,优化结构设计参数。研究二次成型中压力及加压时间对支架材料力学性能的影响,优化成型条件。研究成骨细胞与材料的相互作用,以及组织工程骨对骨缺损的修复能力。以期获得具有良好机械性能及良好成骨能力的骨组织工程骨,解决支架材料多孔结构与力学性能之间的矛盾,达到对骨缺损的修复及功能重建的目的。

中文关键词: 蜂巢;结构仿生;骨组织工程;支架材料;力学性能

英文摘要: Due to the bad mechanical properties of currently available materials for bone tissue engineering, we proposed a novel structural bionic design of comby scaffold materials. Honeycomb has the significant advantages, including low high porosity, high level of porosity, and high strength, etc. Based on the structure characteristics of honeycomb, we prepared a porogen template using RP (Rapid Prototyping), and then suspensions containing hydroxyapatite/chitosan composite was added into the template. The dry pressing and cold isostatic pressing method were used for compostite materials in order to enhance its mechanical strength. The comby scaffold can be obtained by the dissolution of porogen template. For optimizing structure design parameters, the mechanical properties, such as compression strength, pressive strength, Young's modulus, Poisson's ratio, etc, were detected. The tissue engineering bone of cell-scaffold+BMP was implanted into bone defects in order to exam it's osteoconductibility. This comby material, which has both porous structural feature and good mechanical properties, is expected to be used as a promising bone scaffold for bone repair.

英文关键词: comby;structural bionic;bone tissue engineering;scaffold;mechanical property

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