PLLA-CPC复合支架增强结构设计及制备.pdfVIP

第41卷第12期 机 械 工 程 学 报 v01．4INo．12 2005年12月 Dec 2005 CHrNESEJOURNAL0FMECHANICALENGINEERING PLLA／CPC复合支架增强结构设计及制备+ 徐尚龙李涤尘 陈中中 卢秉恒 (西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安7l0049) 摘要：为制各用于负重部位骨缺损修复的人工植入体，提出了一种复含增强结构人工骨设科及制备方案．该方案 采用聚左旋乳酸支架(PLLA)为增强结构，以自凝固磷酸钙骨水泥(cPc)为复合填充材料，制各了复合增强结构人 工骨。研究了PLLA的棒材力学性能、支架设计和制作及其不同增强结构形式对人工骨力学性能的影响。力学试 验结果表明，所制作的人工骨有效提高了承载能力，并且该复合结构能有散弥补金属骨无法降解的缺陷。 关键词：增强结构人T骨聚左旋乳酸(PLLA)PLLA／cPc支架 TBl7 中图分类号：n{12 材料有限公司，其人工骨产品(瑞邦骨泰)，包括cPc 0前言 和固化液，固化液是用于将CPc粉末固化成形的液 体。BA口购于北京麒麟宏伟科技有限公司，是一类 骨替代物的研制是组织工程领域重要的研究 具有高效成骨活性的蛋白质，能够异位诱导间质细胞 课题，在人工骨研究中，材料的生物相容性、孔隙 分化为软骨细胞、破骨细胞和成骨细胞等，进而促进 形貌、降解性能和机械强度都非常重要。近年来， 形成新骨。所用乳化糖是西安交通大学先进制造技术 研究所自行研制的，遇水溶解。PLLA由山东省医疗 高孔隙率自凝固磷酸钙骨水泥(calciumpho印hate 器械研究所制备，其相对分子质量为40万。 cemem，cPc)…和磷酸三钙(TcP)类材料保证了组 织液的渗透，细胞长入和对材料的爬行替代，但对 首先通过cT扫描得到断层数据，由仿生cAD 负重部位的骨修复，其自身的力学强度难以满足承 软件完成仿真结构设计及相应的分层加工文件，再 载需求，术后常发生骨折。 利用自行研制的改性乳化糖可降解生物材料作为成 金属骨作为骨缺损修复材料具有良好的力学 型丝材，在人工骨专用成形设备上制作相应的骨反 性能，但易造成固质疏松、骨萎缩及排异反应等缺 型模具和将相对分子质量为40万的PLLA粉末制成 陷，而且通常需要进行二次手术。如果在人工骨成 一定形状的支架结构，将两者复合。cPc粉末按照 形过程中植入一种可降解高分子材料，既能保证人 相应的步骤通过组织工程方法将骨形态发生蛋白、 工骨具有一定的孔隙率和骨诱导特性，又使植入初 cPc和固化剂复合，待完全固化后再将骨外腔模具 期保持一定的强度和韧性。同时，随着植入后时间 反型和三维微孔丝架溶解，使人工骨呈现出来。溶 的延氏，高分子材料不断降解同时成骨作用持续进 去的三维丝架形成的空间管路即为骨组织的生长提 行，植入材料强度不断降低，应力逐渐转移到骨骼 供理想的空间和管道，PLLA支架结构提高了结构 上来，因此有利于成骨并避免应力遮挡。 承载能力和强度。其技术路线如图1所示。 采用聚左旋乳酸(PLLA)作为增强结构材料口J， 以cPc为复合填充材料，研究了复合增强结构人工 臣熏]_怔壅堕虱 骨制各方法和不同增强结构对人工骨承载能力的 匝亟