骨组织工程多孔支

组织工程多孔支架的快速成形制造吴景梅吴若峰*上海大学材料科学与工程学院高分子材料系(201800)email : wujingmei@摘要：针对组织工程中急需具有适当尺寸的孔隙及孔隙率结构的多孔支架的问题，本文引入了目前正在飞速发展的快速成形（RP）技术。

应用该技术可以在短时间内制造出既有精确解剖学形态、又具有适当尺寸的孔隙及孔隙率的三维立体结构支架。

它可以控制载体骨架材料的内部微孔的数量、大小、分布及形状，从而提供给细胞的生存以最适宜的空间和营养条件。

本文对多孔支架的快速成形进行综述并对其应用前景进行了展望。

关键词：组织工程多孔支架快速成形技术1.组织工程概况组织工程是上世纪８０年代才提出的一个新概念，它是应用细胞生物学和工程学的原理，研究开发能修复和改善损伤组织结构与功能的生物替代物的一门学科。

组织工程学的基本原理和方法是将在体外培养、扩增的正常组织细胞种植到具有良好生物相容性且在体内可逐步降解吸收的组织工程多孔支架上,形成细胞-支架复合物,细胞在支架上增殖、分化,然后将此复合物植入机体组织病损部位,在体内继续增殖并分泌细胞外基质,伴随着材料的逐步降解,形成新的与自身功能和形态相适应的组织或器官,从而达到修复病损组织或器官的目的。

这种方法将使组织器官缺损的治疗从器官移植进入器官制造的新时代[1-3]。

组织工程材料应具有良好的生物相容性和生物降解性,其中，可降解聚合物的适应面最广[4]。

作为有效的细胞支架,光有材料本身是不够的。

医学研究表明，用作填充和修复的支架材料是细胞附着的基本框架和代谢场所，因此它的形态和功能直接影响其所构成的组织的形态和功能，必须将它制成具有特定形状和孔结构的三维多孔支架。

孔结构取决于致孔方法，而特定的形状则取决于成形方法。

因此组织工程支架的制备应包括致孔和外形成型两个层次，二者必不可少，相互结合才能制得满足要求的支架。

目前组织工程研究重点之一就在于用于支架的生物材料的结构设计与结构和营养条件的最优化及其制造方法研究。

专利名称：一种骨组织工程用多孔复合支架及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：郭瑞,蓝咏,刘玉
申请号：CN201510953345.3
申请日：20151216
公开号：CN105521525A
公开日：
20160427
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种生物领域，具体地说是一种骨组织工程用多孔复合支架及其制备方法。

本发明提供的骨组织工程用多孔复合支架为羟基磷灰石/纳米微晶纤维素/丝素蛋白多孔支架，是由羟基磷灰石、纳米微晶纤维素、丝素蛋白组成的三维多孔复合支架，孔隙率为90～95％，孔径为180～220μm。

本发明羟基磷灰石/纳米微晶纤维素/丝素蛋白多孔支架，羟基磷灰石和纳米微晶纤维素均匀分布于支架中，力学性能优良，而且该支架具有良好的生物相容性，能够支持和促进骨髓间充质干细胞的成骨分化。

本发明制备工艺简单、材料来源广泛，生产效率高，成本低，可应用于工业化大生产。

申请人：广州创赛生物医用材料有限公司
地址：510663 广东省广州市萝岗区揽月路3号A802
国籍：CN
代理机构：北京众合诚成知识产权代理有限公司
代理人：龚燮英
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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。

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。

多孔陶瓷骨修复材料的制备和骨组织工程中的应用随着人口老龄化的加剧和骨损伤等骨相关疾病的增加，对于骨修复材料的需求越来越高。

多孔陶瓷骨修复材料在骨组织工程中具有很大的潜力，逐渐成为骨修复领域的热点研究方向。

本文将介绍多孔陶瓷骨修复材料的制备方法以及在骨组织工程中的应用前景。

多孔陶瓷骨修复材料的制备主要包括原料选择、制备工艺、孔隙结构的控制等环节。

原料选择是多孔陶瓷骨修复材料制备的首要步骤。

通常选择的材料包括氧化锆（ZrO2）、羟基磷灰石（HA）、β-三磷酸钙（β-TCP）等。

这些材料具有良好的生物相容性和生物活性，能够促进骨组织再生。

制备工艺主要有烧结法、凝胶注模法、切割法等。

其中，烧结法制备的多孔陶瓷骨修复材料具有较高的力学性能和生物相容性，但孔隙结构不易调控；凝胶注模法制备的多孔陶瓷骨修复材料孔隙结构可控制性强，但力学性能相对较差。

因此，制备过程中需要根据具体需求选择合适的制备工艺，并通过后续的表面处理、改性等方法进一步优化材料性能。

多孔陶瓷骨修复材料在骨组织工程中具有广阔的应用前景。

首先，在骨缺损修复方面，多孔陶瓷骨修复材料能够提供良好的骨结合性和骨再生能力，促进骨组织的生长。

其孔隙结构可以提供生长因子的载体，有利于生长因子的控制释放，进而促进骨细胞的增殖和分化。

其次，多孔陶瓷骨修复材料还可以用于人工关节的替代。

通过与骨组织的无缝连接，可以实现生物力学功能的恢复。

此外，在口腔修复和植入材料领域，多孔陶瓷骨修复材料也得到了广泛应用。

其生物相容性和生物活性能够减少植入材料与机体之间的反应和排斥，提高植入材料的稳定性和生物学效应。

然而，多孔陶瓷骨修复材料仍然存在一些挑战和问题。

首先，材料的力学性能和孔隙结构之间存在矛盾。

孔隙结构越大，更有利于细胞的生长和骨成生，但相应地，材料的力学性能会降低。

因此，如何在兼顾力学性能的同时保持良好的孔隙结构成为需要解决的难题。

其次，多孔陶瓷骨修复材料的生物降解性也需要进一步研究。

《生物可降解多孔Zn-Mg-β-TCP复合材料支架的制备与性能研究》篇一一、引言随着医疗技术的不断进步，生物医用材料在医疗领域的应用越来越广泛。

其中，可降解的多孔支架材料因其良好的生物相容性、机械性能以及促进组织再生的特性，被广泛应用于骨组织工程中。

本篇论文将着重探讨一种新型的生物可降解多孔Zn-Mg-β-TCP复合材料支架的制备方法及其性能研究。

二、材料制备1. 材料选择与配比本研究所用的Zn-Mg-β-TCP复合材料由锌、镁和β-三磷酸钙（β-TCP）组成，各组分比例经过优化设计，以达到最佳的生物相容性和机械性能。

2. 制备方法采用熔融共混法结合高温烧结技术制备Zn-Mg-β-TCP复合材料支架。

首先，将原料按照预定比例混合均匀后进行熔融共混，然后进行高温烧结，形成多孔的复合材料支架。

三、性能研究1. 机械性能通过压缩测试和弯曲测试，评估了Zn-Mg-β-TCP复合材料支架的机械性能。

结果表明，该支架具有良好的抗压和抗弯强度，能够满足骨组织修复的需求。

2. 生物相容性通过细胞培养实验和动物植入实验，评估了Zn-Mg-β-TCP复合材料支架的生物相容性。

实验结果表明，该支架具有良好的生物相容性，能够促进细胞的增殖和分化，有助于骨组织的再生。

3. 生物降解性研究了Zn-Mg-β-TCP复合材料支架在生理环境中的降解行为。

结果表明，该支架具有良好的生物降解性，能够在体内逐渐降解并被新生的骨组织所替代。

四、结果与讨论本研究成功制备了生物可降解多孔Zn-Mg-β-TCP复合材料支架，并对其性能进行了系统研究。

结果表明，该支架具有良好的机械性能、生物相容性和生物降解性，能够满足骨组织修复的需求。

此外，该支架的制备方法简单、成本低廉，具有较好的应用前景。

然而，本研究仍存在一些局限性。

例如，对于不同生理环境下的降解行为和长期生物相容性的研究还不够充分。

因此，未来还需要进一步研究该支架在不同生理环境下的性能变化以及长期应用的安全性。