拉伸塑化动态注射成型新方法制备聚合物多孔支架的结构形态研究

本项目将"拉伸塑化技术"、"动态注射技术"、"超临界CO2发泡技术"和"盐析法"有机结合，建立拉伸塑化动态注射成型制备可降解聚合物多孔支架新方法，探索成型新方法下可降解聚合物三维多孔支架的结构形态演变规律。应用研制的拉伸塑化动态注射发泡成型新设备，在拉伸力场和振动剪切力场的复合作用下，制备可降解聚合物（PLA）三维多孔支架。通过泡孔结构形态的测试分析，研究不同工艺条件对多孔支架的结构形态的影响，以及多孔支架的制备工艺－结构－性能关系，探索气液混合体系混合均化机理，建立气泡成核模型和气泡胀大过程模型。应用新方法实现PLA三维多孔支架泡孔结构形态的有效控制，制备获得高孔率、孔间高度贯通的理想PLA三维多孔支架。本项目旨在开拓一种应用注射成型技术有效制备理想组织工程支架的新方法，在基础理论和应用领域都具有重要意义。

本项目将“拉伸塑化混合技术”、“注射技术”、“超临界气体发泡技术”和“粒子沥滤技术”有机结合，对三维多孔聚合物支架的制备、注射成型方法进行了有益的新的探索。项目组在聚合物多孔支架成型设备的设计与研究、聚合物共混体系制备多孔组织工程支架的研究、微孔发泡注射制备聚合物制品的结构性能研究等方面开展了大量实验和理论分析工作。在拉伸剪切复合力场下聚合物混合体系的动态制备方法及机理、聚合物多孔支架拉伸塑化注射成型设备构建、超临界气体微孔发泡注射结合粒子沥滤方法制备成型聚合物多孔支架、不同工艺条件对多孔支架和微孔发泡制品结构性能的影响等方面取得了一些重要研究成果。在对二元泡孔结构形成机制和通孔方法调控机制的研究分析基础上，通过不同力场和加工条件制备了PLA//PVA、PLA/NaCl、PLA/NaCl/PVA、PLA/NaCl/PEG、PLA/PHBV、TPU/PLA、TPU/NaCl/PVA等共混体系，并结合超临界流体（CO2、N2和水作为发泡剂）以及发泡注射和粒子沥滤技术制备获得了PLA和TPU基可降解聚合物三维多孔支架。制备获得的聚合物三维多孔支架，不仅具有大小孔二元泡孔结构，而且具有高发泡率和高度的孔间连通性，因而非常适合细胞培养。项目成果对采用注射成型制备聚合物多孔支架的科学实践，具有重要的基础理论和应用指导意义。目前，相关研究成果在Industrial & Engineering Chemistry Research、Materials Science and Engineering: C、Composites Part B: Engineering、Journal of Materials Science、Polymer Engineering and Science、Journal of Cellular Plastics等学术期刊上已发表SCI论文12篇，并申请相关中国专利5项。