《微觀孔隙結構對人工軟骨的力學和生物學性能的影響》是依託中南大學，由謝杰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微觀孔隙結構對人工軟骨的力學和生物學性能的影響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：謝杰
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
納米羥基磷灰石-聚乙烯醇水凝膠是一種具有良好前景的人工軟骨材料，但存在難以和周圍組織整合問題。我們的前期研究發現軟骨細胞能在人工軟骨的周圍良好的增殖，但難以深入其中，究其原因主要為材料的微觀孔隙結構達不到要求。同時我們前期研究將納米羥基磷灰石-聚乙烯醇水凝膠沉積於一種3D列印的醇溶型的有機高分子支架上，利用前者不溶的乙醇的特性將支架去除，從而可以製備出一種具有聯通孔且孔隙率和微觀孔隙結構可控的新型人工軟骨。本研究擬製備出一系列具有不同微觀孔隙結構的人工軟骨，通過比較各組的生物力學、摩擦學等物理性能以及軟骨細胞在人工軟骨上的生物學行為，探討微觀孔隙結構對人工軟骨物理學和生物學性能的影響，從而確定人工軟骨最佳的微觀孔隙結構，為解決人工軟骨難以和周圍組織整合問題的科學問題提供一種新的方法。
結題摘要
羥基磷灰石-聚乙烯醇（HA-PVA）水凝膠是一種具有良好套用前景的人工軟骨材料，但存在難以和周圍組織整合的問題,究其原因主要為材料缺乏相互連通的三維孔隙結構。本研究以3D列印為基礎，通過倒模及反覆熔融凍乾法，製備出一系列具有不同微觀孔隙結構的HA-PVA水凝膠，比較各組材料的結構表征、生物力學、體外細胞學相容性及體內原位成軟骨性能。HA-PVA水凝膠主要進行以下表征：傅立葉變換紅外光譜成分分析、稱重法檢測含水率、無水乙醇替代法檢測孔隙率、掃描電子顯微鏡觀察各組材料的顯微結構並測定材料孔徑、原位拉壓力學試驗系統繪製材料的壓縮應力-應變曲線並檢測壓縮模量。材料表征及力學結果顯示所製備的HA-PVA水凝膠類似於天然軟骨的粘彈特性，製備過程中無雜質產生，材料的含水率、孔隙率、孔徑及壓縮力學性能基本符合人工軟骨要求。以上結果表明可通過製備參數的調節來實現材料的三維結構及力學性能的調控，以期更大限度仿生天然軟骨。從山羊髖膝關節軟骨組織中分離出軟骨細胞並接種於HA-PVA人工軟骨材料內檢測材料的體外細胞相容性，結果顯示材料有利於細胞的粘附增殖，無明顯細胞毒性。體內實驗構建山羊股骨髁的骨軟骨缺損模型，將上述製備的HA-PVA水凝膠與山羊軟骨細胞體外混合培養後植入山羊骨軟骨缺損處，分別於不同時間點取出標本，進行大體觀察、組織學、分子生物學及Micro-CT檢測，分析其成軟骨情況。結果顯示材料對骨軟骨缺損具有一定修復能力。體內外實驗結果表明本研究構建的HA-PVA水凝膠人工軟骨作為軟骨修復材料具有一定可行性。
