DLP光固化3D打印技术及颅骨血管支架制备工艺研究

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目前,限制颅骨组织工程支架临床实验的瓶颈是支架表面的细胞不能深入支架内部,存活率低,成骨速度慢。研究表明其原因可能是支架内部没有血管结构,导致细胞无法获取足够的营养并且将代谢排出。因此实现组织工程支架血管化是组织工程技术的一个关键内容。针对这一问题,本文提出采用DLP生物3D打印技术制备人体颅骨血管支架。对DLP生物3D打印设备、生物墨水、制备工艺及其体外实验展开研究,论文主要研究工作如下:首先,自主研发了一款高精度、低成本的DLP生物3D打印机,分辨率可达到50μm。可应用多种生物墨水快速构建组织工程支架,为利用DLP技术直接制备组织工程支架提供了硬件技术支持,具有广阔的应用前景。其次,将具有良好生物性能的高接枝率Gel MA引入到PEGDA水凝胶中,配制了兼具力学性能和生物性能的PEGDA-Gel MA生物墨水。我们对水凝胶的结构形貌、力学强度、溶胀性、降解性和细胞毒性进行了系统的表征,综合考虑以上5个评价因素,选择20%PEGDA+7%Gel MA+0.6%LAP为最优生物墨水配比,后续生物3D打印工艺实验将以该组配比继续进行。再次,依据颅骨板障静脉特征,设计并制备了一种二级中空血管支架。针对DLP生物3D打印工艺中的二维和三维精度问题,提出了利用苯胺黑调节生物墨水的吸光度和透射厚度,从而解决了光散射严重影响二维精度和光透射造成不能实现中空结构直接打印的问题。最后,通过细胞静态培养实验验证了PEGDA-Gel MA复合水凝胶血管支架的生物相容性。将NIH3T3s与PEGDA-Gel MA复合水凝胶血管支架静态培养7天,发现NIH3T3s能够正常贴附、增殖,生长状态良好,证明了基于PEGDA-Gel MA复合水凝胶制备颅血管支架的可行性。
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