【推荐】骨组织工程支架材料概述30

生物医用纳米纤维材料的制备及应用一、生物医用纳米纤维材料概述生物医用纳米纤维材料是一种新型的生物医用材料，它具有独特的物理和化学性质，在生物医学领域具有广泛的应用前景。

纳米纤维材料的直径通常在1 - 1000纳米之间，其比表面积大、孔隙率高、机械性能良好等特点使其在生物医用方面表现出独特的优势。

1.1纳米纤维材料的分类生物医用纳米纤维材料可以根据其组成成分进行分类。

主要包括有机纳米纤维材料和无机纳米纤维材料。

有机纳米纤维材料如天然高分子纳米纤维材料（如纤维素纳米纤维、壳聚糖纳米纤维等）和合成高分子纳米纤维材料（如聚酯纳米纤维、聚酰胺纳米纤维等）。

无机纳米纤维材料包括金属氧化物纳米纤维（如二氧化钛纳米纤维、氧化锌纳米纤维等）和陶瓷纳米纤维（如羟基磷灰石纳米纤维等）。

1.2纳米纤维材料的特性（1）高比表面积：纳米纤维材料的直径很小，这使得其比表面积非常大。

高比表面积有利于细胞的附着和生长，同时也能增加材料与生物分子之间的相互作用。

（2）良好的孔隙率：纳米纤维材料具有较高的孔隙率，能够为细胞的生长和营养物质的传输提供良好的空间环境。

（3）可调节的机械性能：通过改变纳米纤维材料的组成和制备工艺，可以调节其机械性能，使其能够适应不同的生物医用需求。

（4）生物相容性：许多纳米纤维材料具有良好的生物相容性，能够与生物组织和细胞良好地相互作用，减少免疫反应和炎症反应。

二、生物医用纳米纤维材料的制备方法2.1静电纺丝法静电纺丝法是制备纳米纤维材料最常用的方法之一。

该方法基于静电作用，将聚合物溶液或熔体在高压电场下拉伸成纳米纤维。

静电纺丝法具有操作简单、可制备多种材料、纤维直径可控等优点。

（1）静电纺丝的基本原理：在静电纺丝过程中，聚合物溶液或熔体在喷头处形成液滴，当施加高压电场时，液滴表面的电荷聚集，产生静电斥力，使液滴克服表面张力形成泰勒锥，并进一步拉伸成纳米纤维。

（2）影响静电纺丝的因素：包括聚合物溶液的浓度、粘度、表面张力，电场强度、喷头到接收屏的距离等。

支架是什么材料做的支架是一种用于支撑和固定物体的装置，通常用于建筑、工程、家具等领域。

支架的材料选择直接影响着支架的质量、稳定性和使用寿命。

那么，支架通常是由什么材料制成的呢？本文将从金属支架和塑料支架两个方面进行介绍。

首先，金属支架是支架常见的一种类型，它通常由钢铁、铝合金、不锈钢等金属材料制成。

钢铁支架具有较高的强度和稳定性，适用于承重较大的场合，如建筑工地的脚手架、桥梁的支撑等。

铝合金支架具有较轻的重量和良好的耐腐蚀性能，适用于户外环境或需要移动的场合。

不锈钢支架具有抗腐蚀、耐高温的特点，适用于潮湿、腐蚀性环境下的使用，如化工厂、海洋工程等。

金属支架由于其材料的特性，通常具有较高的承重能力和较长的使用寿命，但也存在着重量较大、易生锈等缺点。

其次，塑料支架是近年来逐渐兴起的一种新型支架材料。

塑料支架通常由聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等塑料材料制成。

这类支架具有重量轻、耐腐蚀、绝缘、易加工等特点，适用于电力、通信、家具等领域。

聚丙烯支架具有较高的刚性和耐磨性，适用于室外环境或需要承受较大荷载的场合。

聚乙烯支架具有较好的耐腐蚀性能和绝缘性能，适用于电力设备的安装和维护。

聚氯乙烯支架具有较好的耐化学腐蚀性能，适用于化工厂、实验室等环境。

塑料支架由于其材料的特性，通常具有重量轻、不易生锈、绝缘等优点，但也存在着承重能力较低、耐高温性能较差等缺点。

综上所述，支架的材料选择应根据具体的使用环境和要求来确定。

金属支架适用于承重较大、耐腐蚀性能要求较高的场合，而塑料支架适用于重量要求较轻、耐腐蚀、绝缘性能要求较高的场合。

在实际使用中，还应根据支架的具体结构、形式和功能来选择合适的材料，以确保支架的稳定性和安全性。

希望本文对支架材料的选择有所帮助，谢谢阅读！。

骨组织工程骨组织工程本质上说，就是用一个有利于细胞黏附和保持其功能的支架，在特定的骨诱导因子作用下，与富含骨始祖细胞共同作用。

但是，到今天，能够血管化，具有一定力学强度的能促进骨传导和骨诱导的构造物也仅仅只是理论上的证明。

对细胞功能，细胞外基质形成的了解对我们制备有利于细胞吸附，保持细胞功能的支架是非常重要的。

随着人口老年化问题的突出，一些由疾病或者外伤引起的组织缺损极大的降低了人民的生活质量，在临床上，人工关节的置换在治疗风湿性关节炎，骨关节炎以及骨质疏松症方面取得不错的效果，也极大的提高病人的生活质量，但是由于侵蚀作用，力学性质的改变等也会导致非常严重的后果。

临床上也期望能发展一种能促进骨组织在生的新的治疗方法，即通过骨组织工程来制备一种“活的”，能与周围正常组织相互作用的修补物。

一般用来产生新组织的方法，是通过合适的三维支架在生物反应器内，让从活体组织中取得细胞进行增殖。

一般生物反应器可以通过一个半透膜来进行气体交换，通过旋转来获得微重力环境以及构建组织生长微环境。

另外的一种方法就是将没有接种上细胞的支架放到体内，让周围的细胞向其扩散生长或者在植入几天后将细胞注射到支架上，即将人体作为一种天然的生物反应器。

一般来说，对于骨组织工程来说，一般可以分为六个阶段，1，制造可吸收的支架。

2，在静态的环境下，将成骨细胞或者软骨细胞接种到支架上面。

3，在动态的环境中培养改组织。

4，将成熟的组织在接近生理条件下进行培养，生物反应器。

5，进行手术移植。

6，对移植后的组织工程支架进行观察，是否被肌体同化或者需要重新建立。

临床需求骨折的治疗一直是社会经济学关心的问题，在英国每年在这个方面的发费达9亿英镑，并且随着老年化问题的不断突出，费用在逐步增加。

每年在英国有150，000例由于骨质疏松导致的骨折。

特别是股骨头骨折具有更高的致残率和死亡率，一般来说不到一半的病人在手术后能回家生活。

30%到50%的臀部骨折患者需要再次进行手术效正，同时有很大部分的别人需要进行骨修补。

生物医学领域中增材制造组织工程支架一、生物医学领域中增材制造组织工程支架概述增材制造技术，也被称为3D打印技术，近年来在生物医学领域取得了显著的进展，尤其是在组织工程支架的制造中。

组织工程支架是一种用于引导细胞生长和组织修复的三维结构，它们可以模拟天然细胞外基质的特性，为细胞提供必要的支持和信号。

增材制造技术以其独特的优势，如设计灵活性、复杂结构的制造能力以及对材料的精确控制，为组织工程提供了新的可能性。

1.1 增材制造技术的核心特性增材制造技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 设计灵活性：可以根据需要定制支架的形状和结构，以适应不同的生物医学应用。

- 复杂结构制造：能够制造出具有复杂内部结构的支架，如仿生结构，以促进细胞生长和组织整合。

- 材料多样性：可以使用多种生物相容性材料进行打印，包括聚合物、陶瓷和金属等。

- 精确控制：可以精确控制支架的孔隙率、孔径大小和分布，以满足特定细胞生长的需求。

1.2 增材制造技术在组织工程中的应用场景增材制造技术在组织工程中的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 骨组织工程：制造用于骨缺损修复的支架，促进骨细胞的增殖和分化。

- 软骨组织工程：打印具有特定力学性能的支架，以模拟软骨组织的特性。

- 皮肤组织工程：制造用于皮肤缺损修复的支架，提供细胞生长的平台。

- 血管组织工程：打印具有良好血流动力学特性的血管支架，用于血管重建。

二、生物医学领域中增材制造组织工程支架的制造技术增材制造组织工程支架的制造技术是实现其在生物医学领域应用的关键。

这些技术不仅需要满足生物相容性和生物功能性的要求，还需要具备高度的精确性和可重复性。

2.1 常用的增材制造技术在组织工程支架的制造中，常用的增材制造技术包括：- 熔融沉积建模(FDM)：通过逐层沉积熔融材料来构建三维结构。

- 光固化立体打印(SLA)/数字光处理(DLP)：利用光固化技术逐层固化液态树脂，形成所需的三维结构。

骨组织工程多孔支架材料性质及支架制备吴景梅* 吴若峰*上海大学材料科学与工程学院高分子化学与物理系(201800)email:wujingmei@摘要：多孔性生物可降解支架的选择和制备是组织工程技术成功运用的关键，本文从骨架的材料要求、常用的骨架材料、骨架的制备技术等几个方面对组织工程和生物降解支架的工作进行了综述，并对该研究的前景进行了展望关键词：组织工程多孔支架生物降解性制备方法1. 引言组织工程是应用生命科学和工程学的原理和方法，在正确认识哺乳动物的正常和病理两种状态下组织结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科[1—3]。

组织工程学的基本方法是首先分离培养相关的细胞，然后将一定量的细胞种植到具有一定空间结构的三维支架上，再将此细胞支架复合物植入体内或在体外培养，通过细胞之间的粘附、生长繁殖分泌细胞外基质，从而形成具有一定结构和功能的组织或器官[4—6]。

近年来，随着细胞生物学、分子生物学及生物材料学研究的突飞猛进，组织工程作为一门新兴的交叉学科在其研究和应用方面也取得了很大的进展。

目前组织工程研究的领域主要有皮肤组织工程，骨、软骨组织工程，神经、肌腱组织工程等，其中骨组织工程的研究是最活跃的领域之一。

骨组织工程的研究和应用将会克服现有骨缺损修复中自体骨移植来源少、异体骨移植存在排斥反应的问题和不足，预期它将为骨缺损修复带来美好的前景。

但是骨组织工程研究中还存在许多困难，其中理想的细胞外支架材料的选择和制备是骨组织工程研究中急需解决的困难。

2. 组织工程对支架材料的要求理想的骨组织工程支架材料的要求有[7—8]：(1)良好的生物相容性：除满足生物材料的一般要求，如无毒、不致畸之外，还要有利于种子细胞的粘附、增殖，降解产物对细胞无毒害作用，不引起炎症反应，有利于细胞的生长和分化。

（2）良好的生物降解性：支架材料在完成支撑功能后应能降解，降解速率应与骨组织细胞生长速率相适应。

骨组织工程支架材料应用于大段骨缺损的实验研究进展李东亚;郑欣;陈一心【摘要】近年来,骨组织工程应用于修复大段骨缺损的实验研究备受关注.其中骨组织工程支架材料是骨组织工程的关键要素之一,分为人工合成无机材料、人工合成高分子材料和天然衍生物材料.本文就几种典型的支架材料应用于大段骨缺损的实验研究进展作一综述.%The development of hone tissue; engineering in repairing large hone defects has bee concerned in recent years. The scaffold material is one of the most key elements in bone tissue engineering,which is divided into inorganic materials, polymers materials and natural organism-de rived materials. In this paper, several typical scaf-folds applied in the experimental study of large bone defects are reviewed.【期刊名称】《创伤外科杂志》【年(卷),期】2013(015)001【总页数】4页(P87-90)【关键词】生物材料;骨;组织工程;骨缺损【作者】李东亚;郑欣;陈一心【作者单位】210008江苏,南京,南京大学医学院附属鼓楼医院;210008江苏,南京,南京大学医学院附属鼓楼医院;210008江苏,南京,南京大学医学院附属鼓楼医院【正文语种】中文【中图分类】R318.08;R687.3由损伤、感染、骨肿瘤术后等原因造成的大段骨缺损，其临床治疗方法包括骨延长术［1］、带血管蒂骨移植术［2］等，其中最佳治疗方法是骨移植，但由于自体骨移植供骨量有限且存在取骨区感染风险，而同种异体骨移植存在传染疾病的可能［3］，使得骨移植的应用受到限制。

支架是什么材料做的支架是一种用于支撑和固定物体的装置，通常用于建筑、工程、医疗等领域。

支架的材料种类繁多，不同的材料具有不同的特性和用途。

下面我们将介绍支架常见的材料及其特点。

首先，支架常见的材料之一是钢材。

钢材具有高强度、耐腐蚀、耐磨损等特点，因此在建筑和工程领域被广泛应用。

钢材支架可以承受较大的重量和压力，适用于大型建筑物和重型设备的支撑和固定。

此外，钢材还具有可塑性好的特点，可以根据需要进行加工和定制，因此在制造业中也有着重要的应用。

其次，铝合金是另一种常见的支架材料。

铝合金具有轻质、耐腐蚀、导热性好等特点，因此在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。

铝合金支架由于重量轻，便于携带和安装，因此在户外活动、露营等场合也有着重要的作用。

此外，铝合金还具有良好的可塑性，可以制成各种形状和结构的支架，满足不同场合的需要。

另外，塑料支架也是一种常见的选择。

塑料具有重量轻、耐腐蚀、绝缘等特点，因此在电子、医疗器械等领域得到广泛应用。

塑料支架适用于一些轻型设备的支撑和固定，如电线、管道等。

由于塑料材料成本低廉，因此在一些大批量生产的场合也有着重要的地位。

最后，还有一种比较特殊的支架材料——碳纤维。

碳纤维具有高强度、轻质、耐腐蚀等特点，因此在航空航天、汽车制造等高端领域得到广泛应用。

碳纤维支架可以承受较大的拉力和压力，适用于一些对重量和强度要求较高的场合。

此外，碳纤维还具有良好的耐腐蚀性，适用于一些特殊环境下的使用。

综上所述，支架的材料种类繁多，每种材料都具有自己独特的特点和适用范围。

在选择支架材料时，需要根据具体的使用场合和要求来进行合理的选择，以确保支架的稳固性和安全性。

希望本文对您有所帮助，谢谢阅读。