具有微管道的三维组织工程支架VARTM制备及性能研究

The tissue engineering scafflod is the matrix of seeding cells and repairing the tissues. How to fabricate the ideal three dimensional tissue engineering scaffolds has drawn more and more attention in tissue engineering fields. Due to the advantages of low-cost manufacturing, repeatability, and design flexibility, the Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM)/3D braids technique could be an ideal and high efficiency processing method to fabricate tissue engineering scaffold. This project will expand the application area of VARTM/3D braid technique, establish a new approach to fabricate ideal 3D tissue engineering scaffold, explore the evolution rules of the internal structure morphology of 3D tissue engineering scaffold under the new manufacture method. The effects of different technological conditions on structure morphology of tissue engineering scaffold will be studied by testing, analysing the structure morphology of the pores. Moreover, the relationships among preparation technology, internal structure and property of tissue engineering scaffold will be analyzed. The novel ideal 3D tissue engineering scaffold with micro-channels and interconnectivity will be fabricated by using the new approach, and become the appropriate matrix for seeding cells and repairing the tissues.This researche has important significances on basic theory and application areas.

组织工程支架是种植细胞的场所和组织再生的模板。如何制备理想的三维组织工程支架，在组织工程领域引起了越来越多的关注。由于真空辅助树脂传递模塑(VARTM)/三维编织技术具有低加工成本性、生产工艺可重复性和产品制件形状设计的灵活性等优点，使其有望成为理想的高效率制备组织工程支架的新方法。 本项目将拓展VARTM/三维编织技术的应用领域，建立制备理想三维组织工程支架的新方法，探索成型新方法下三维组织工程支架的内部结构形态演变规律。通过泡孔结构形态的测试分析，研究不同工艺条件对组织工程支架的结构形态的影响，以及组织工程支架的制备工艺－结构－性能之间的关系。本项目旨在应用新方法制备获得新型的具有微管道且内部相互连通的理想三维组织工程支架，为细胞的种植和组织的再生提供良好的场所，在基础理论和应用领域都具有重要意义。

组织工程多孔生物支架作为种植细胞的场所和组织再生的模板，已经成为组织工程领域重要研究方向之一。理想的多孔生物支架必须具备如下特性：较高孔隙率、合适的力学强度、良好的连通性和生物相容性等，因此，如何制备符合及满足细胞需求的理想三维多孔生物支架是组织工程领域的前沿课题。本研究以制备工艺—结构形态—性能为主线，研究加工工艺对支架泡孔形态、孔隙率、吸水率、内部连通性、亲水性、力学性能和生物相容性的影响。主要工作包括：.1、采用真空浇注(VARTM)和粒子滤沥技术制备获得弹性多孔PDMS生物支架。研究加工参数和NaCl颗粒大小对支架泡孔形态、孔隙率、吸水率和力学性能的影响。结果表明，随着NaCl颗粒的增大，支架连通性增加；随着NaCl 颗粒减小，孔隙率和吸水率增加；与孔径为150-300 和450-600 μm的支架相比， 300-450μm的支架具有最好的力学性能。.2、采用真空浇注(VARTM)和粒子滤沥技术制备获得具有阶梯状孔结构的PDMS支架。研究了阶梯状PDMS支架的孔隙率、吸水率、内部连通性和力学性能等。结果表明，支架各层的孔隙率和吸水率随着NaCl 颗粒尺寸的减小而增大；另外，在真空状态下采用浸渍涂覆法对支架进行壳聚糖（CS）涂层改性，随着CS溶液浓度和涂层时间的增大，CS-PDMS水接触角降低，表明PDMS支架的亲水性能可以通过CS涂层得到较大的提高。.3、采用真空浇注(VARTM)和粒子滤沥技术制备获得具有较高孔隙率的聚己内酯(PCL)支架，然后采用CS/OGP对支架进行了表面改性。结果表明，支架涂层前后都具有较高的孔隙率和内部连通性，其中孔隙率分别高达91.5%和80.8%；与涂层前支架相比，涂层后支架的亲水性能和机械性能都得到了较大的提高；细胞培养结果表明，OGP涂层可以促进成骨细胞在PCL支架上粘附和长大。