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摘要由年龄老化、关节损伤以及组织退化造成的关节疼痛和运动能力丧失逐渐成为软骨损伤的主要原因。通过先进的细胞与组织的移植与再生技术，软骨组织工程为损伤骨或软骨的修复提供了有效方法。本文通过利用葡萄糖酸内酯（GDL）原位释放Ca2+的方法，制备了能够用于骨组织工程的三文多孔可注射型海藻酸钠/羟基磷灰石/明胶微球复合凝胶材料，并且系统地分析了羟基磷灰石和明胶微球对水凝胶的pH值、凝胶时间、流变和力学特性、溶胀率、降解速率和药物释放的影响。结果表明，羟基磷灰石有效地提高了小变形下的力学性能，使得结构更加稳定从而减缓了降解速率，但是减少了凝胶时间和溶胀率。明胶微球的加入使得体系释放药物速率明显减缓，但是当微球浓度达到10%或者20% w/v时，力学性能有所下降以至于不适用于软骨组织修复。33528
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关键词 可注射型凝胶支架 羟基磷灰石 微球 力学性能 软骨组织工程
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Injectable alginate/hydroxyapatite gel scaffolds for
cartilage tissue engineering
Abstract
Aging, joint injury and developmental disorders give causes for joint pain and loss of mobility to become the chief reasons of cartilage defects. Cartilage tissue engineering method now provides a cell-based therapy to repair articular cartilage defects by the most promising techniques of autogenous cell/tissue transplantation in surgery and biomedical engineering. Three-dimensional, porous injectable alginate/ hydroxyapatite (HAp) composite gel scaffolds integrated with gelatin microspheres (GMs) were fabricated by slow in-situ release of calcium cations with GDL. The effects of HAp and GMs on scaffolds, including pH value, gelation time, rheological and mechanical properties, swelling ratio, degradation behavior and drug release, were systematically evaluated. Generally, HAp successfully improved mechanical properties at strain from 0.1 to 0.5, stabilizing network to slow down weight loss while reducing swelling ratio and gelation time. GMs combined on the walls of pores in scaffolds helped delay releasing rate of drug, but when the concentration reached 10% or even 20% w/v, the mechanical properties got too weak to be suitable for cartilage tissue engineering.
Keywords Injectable gel scaffolds hydroxyapatite microspheres mechanical properties cartilage tissue engineering
目 次
1 引言 1
1.1 软骨组织工程 1
1.2 软骨组织工程支架材料 1
1.3 软骨组织工程高分子材料 1
1.4 软骨组织工程无机材料 2
1.5 课题的提出 2
2 Alg/HAp水凝胶的制备与表征 3
2.1 实验材料与仪器 3
2.2 实验方法 3
2.3 实验结果与讨论 5
3 明胶微球以及Alg/HAp/GMs复合材料的制备与表征 12
3.1 实验材料与仪器 12
3.2 实验方法 12
3.3 实验结果与讨论 14
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
1 引言
1.1 软骨组织工程
近年来，由于年龄衰老、组织退化和意外关节受损引起的骨关节缺损严重影响着人类的健康和生活质量[1]。传统的医治手段有器官移植和口服或注射药物等。但这些治疗方法都有其弊端，如器官资源短缺以及长期服用药物而造成的毒副作用等[2]。科学家们正试图运用生物工程的手段研究新的方法来修复已缺损的骨或者软骨组织。目前，已有大量研究表明，通过构建适合细胞生长分化的仿生支架材料并将其移植到受损伤的部位，即可实现细胞定向生长分化成为组织，如此实现使伤口愈合目标[3]。这种软骨组织工程的手段包括细胞学、生物工程学、临床医学以及材料学等多个方面[4]。它的基本原理是首先将骨髓干细胞与构建的支架材料结合，然后将体系移植或注射到受损伤的部位。细胞的定向分化与分裂形成软骨组织，与此同时支架材料随着时间逐渐降解，最终病变部位被新生的组织所代替 [5]。