生物活性玻璃_改性明胶复合支架的制备及性能研究

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1、硕士学位论文生物活性玻璃/改性明胶复合支架的制备及性能研究作者姓名郑佳富学科专业材料学指导教师陈晓峰所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年5月Researchonpreparationandpropertiesofbioactiveglass/gelatinmethacryloylcompositesscaffoldsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhengJiafuSupervisor：Prof.ChenXiaofengSouthChinaUniversityofTechnologyGuan

2、gzhou,China分类号：R318.08学校代号：10561学号：201520114356华南理工大学硕士学位论文生物活性玻璃/改性明胶复合支架的制备及性能研究作者姓名：郑佳富指导教师姓名、职称：陈晓峰教授申请学位级别：硕士学科专业名称：材料学研究方向：生物医用材料论文提交日期：2018年5月2日论文答辩日期：2018年5月31日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：叶建东委员：邓春林董华宁成云赵娜如摘要创伤、肿瘤切除、畸形矫正及感染等原因均会造成骨缺损。目前，治疗骨缺损的“金标准”是自体骨移植，但供骨来源有限，且对患者造成二次创伤。异体骨来

3、源广泛，但存在免疫排斥和感染血源性病毒等风险。骨组织工程支架材料的出现为骨缺损治疗提供了新思路，然而目前科研和临床上使用的骨修复材料均存在不足。因此，研发出一种能够满足临床需要、有效促进骨组织再生的支架材料具有重要意义。生物活性玻璃/改性明胶复合支架材料从结构和成分上仿生天然骨基质，具有良好的生物相容性和成骨性能，在骨修复领域具有广泛的研究。本文主要围绕生物活性玻璃/改性明胶复合支架的制备及其性能研究展开工作，内容主要分为三部分：采用溶胶-凝胶法结合模板法，制备具有良好分散性的生物活性玻璃（BG）和掺锶生物活性玻璃（Sr-BG），并对其理化性能进行研究；采用逐步交联法结合冷冻

4、干燥法制备具有连通多孔结构的生物活性玻璃/改性明胶（BG/GelMA）复合水凝胶，并对其理化性能和生物学性能进行研究；采用3D打印技术制备结构可控的生物活性玻璃/改性明胶/海藻酸钠（BG/GelMA/Alg）复合支架，并研究掺锶对3D打印支架的理化性能和生物学性能的影响。采用溶胶-凝胶法结合模板法，以十二胺为催化剂和模板剂，制备了生物活性玻璃（BG）和掺锶生物活性玻璃（Sr-BG）。两种生物活性玻璃均为规则的球型颗粒，颗粒间分散性好，且具有良好的体外体外羟基磷灰石形成能力。采用逐步交联法（冷藏+UV）结合冷冻干燥法制备了连通多孔的BG/GelMA复合水凝胶支架。结果表明，采用

5、逐步交联法能显著提高复合水凝胶的力学性能。在GelMA水凝胶中掺入BG，能显著提高复合水凝胶的体外稳定性和体外羟基磷灰石形成能力。生物学结果显示，BG/GelMA复合水凝胶具有良好的生物相容性，有利于成骨细胞的黏附、增殖和分化。采用3D打印技术制备了BG/GelMA/Alg复合支架。结果表明，3D打印支架均具有连通多孔的结构，纤维直径和孔径大小均一。在GelMA/Alg中掺入BG和Sr-BG，显著提高了复合支架的体外羟基磷灰石形成能力。生物学结果显示，Sr-BG/GelMA/Alg复合支架能持续释放Sr离子，在促进成骨细胞增殖方面具有较好的表现。关键词：生物活性玻璃；改性明胶

6、；逐步交联；3D打印；复合水凝胶IAbstractEveryyear,millionsofpeoplesufferfrombonedefectscausedbycomplexbreaks,tumorsortraumas,makingasignificantpublichealthproblem.Autograftstransplantationisconsideredasthegoldstandardforthetreatmentofbonedefects,whileitsdisadvantagessuchasinsufficientdonortissueanddonorsi

7、temorbiditylimitedtheapplicationinclinic.Allograftstransplantationisanalternative,butitmayresultinimmunerejectionandtheriskofpathogentransmission.Theappearanceanddevelopmentofbonetissueengineeringscaffoldsprovideseffectivestrategiesforthetreatmentofboned