【摘 要】
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由于意外创伤、运动损伤、肿瘤、炎症等原因导致的骨缺损一直是临床上比较棘手的问题,自体骨移植是临床手术的金标准,但由于供体有限,远远达不到临床所需,因此临床外科希望寻找一种可控降解的组织工程材料作为填充物质引导骨组织重建。聚乳酸（PLA）是一种具有优良生物相容性和生物降解性的聚合物,经FDA批准可用作医用手术缝合线、注射用胶囊、微球及埋植剂等制剂的材料;同时PLA具有良好的成型性能,可以做成薄膜、多
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由于意外创伤、运动损伤、肿瘤、炎症等原因导致的骨缺损一直是临床上比较棘手的问题,自体骨移植是临床手术的金标准,但由于供体有限,远远达不到临床所需,因此临床外科希望寻找一种可控降解的组织工程材料作为填充物质引导骨组织重建。聚乳酸（PLA）是一种具有优良生物相容性和生物降解性的聚合物,经FDA批准可用作医用手术缝合线、注射用胶囊、微球及埋植剂等制剂的材料;同时PLA具有良好的成型性能,可以做成薄膜、多孔支架或者管状支架等多种结构,作为骨修复材料时可以作为成骨的支架材料,当它与其它材料复合时,可以作为承力构件,是一种应用广泛的材料。本研究以PLA为基体材料,复合成骨活性成分,如矿化胶原和矿化丝素,通过控制PLA的结晶过程得到一系列性能不同的骨组织工程支架;同时结合3D打印技术,在微米尺度构建血管通路,这些都拓宽了PLA在临床骨修复上的应用。具体研究内容如下:矿化胶原/PLA复合材料的制备和性能研究:矿化胶原/PLA通过传统方法制得的支架显脆性且药物释放行为单一,本论文采用改变冷冻速率的方法制备了结晶度不同的PLA骨修复支架。结果显示结晶度较低的支架显韧性,而且其可控的分子间隙使得其力学性能和药物释放行为在很大范围内可控,应变为60%时,强度在3MPa-5MPa之间线性变化;研究中药物主要释放时间在16到28d变化,且降解可通过堆砌结构调节。结晶度较高的材料显脆性,在达到最大抗压强度（1.06±0.17）MPa之后破碎,结晶度中等则两者性能皆有。结晶高低会导致孔径结构在（10-70）μm发生相应的变化,结晶时间越长,孔径越大。矿化丝素/PLA复合材料的制备和性能研究:丝素蛋白是一种从蚕丝中提取的蛋白质,由于其良好的生物相容性在组织工程中有很大的应用。胶原在临床使用中有引起免疫反应的缺点,因此将矿化丝素与PLA混合可以得到一种生物相容性更好的组织工程支架。我们采用改变冷冻速度的方法制备了结晶度不同的矿化丝素/PLA骨修复支架,相应的研究了其对微观形貌、力学、药物释放性能的影响。结果显示微观形貌和力学性能与矿化胶原/PLA支架得到的结论一致,结晶度较高的SF/HA/PLA1显脆性,在到达最大抗压强度（1±0.76）MPa之后破碎,结晶度较低的SF/HA/PLA2显韧性,在压缩完成后仍可以保持完整。但其药物释放性能在10d有较大变化,这是由于丝素蛋白会干扰药物的释放,导致整体药物释放行为略有不同,而且由于丝素的存在,药物的释放周期普遍延长,释放周期在30d以上。显脆性的SF/HA/PLA1的孔径在（50-90）μm之间变化,而显韧性的SF/HA/PLA2的孔径在（10-20）μm之间变化。同轴3D打印交联海藻酸钠构造类血管通道复合矿化胶原/PLA:通过搭建3D打印装置,配置打印参数,调整G代码,得到可以稳定打印类血管的系统。将其与矿化胶原/PLA复合后,在矿化胶原/PLA骨修复支架内部成功构建出类血管通道。未构建通路材料的初始应变阶段（0-4%）的弹性模量在（12-18）MPa之间变化,这些通道的增加使得材料的初始应变阶段的弹性模量降低至（12±3.43）MPa,而材料在应变为10%的时候强度为（1±0.67）MPa,仍然满足松质骨修复最低限（1MPa）的强度需求,因此在骨组织工程支架内部构建血管通路满足力学要求。通过宏观构建通路,可以使骨修复同时发生在材料的表面和内部,有望进一步提高矿化胶原/PLA骨修复支架的成骨效果。
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