【摘 要】
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[目的]研究3D打印熔融沉积成型技术制备纳米氧化锌珊瑚羟基磷灰石聚己内酯（nmZnO/CHA/PCL）抗菌人工骨支架材料的相关工艺,制备出具有良好力学性能及持久抗菌性能的个性化骨修复材料,并通过体外实验研究3D打印PCL人工骨支架表面复合nmZnO/CHA抗菌涂层材料对小鼠胚胎成骨细胞前体细胞增值黏附的影响,探讨其生物相容性。[方法]1.纳米氧化锌珊瑚羟基磷灰石（nmZnO/CHA）的制备:（1）
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[目的]研究3D打印熔融沉积成型技术制备纳米氧化锌珊瑚羟基磷灰石聚己内酯（nmZnO/CHA/PCL）抗菌人工骨支架材料的相关工艺,制备出具有良好力学性能及持久抗菌性能的个性化骨修复材料,并通过体外实验研究3D打印PCL人工骨支架表面复合nmZnO/CHA抗菌涂层材料对小鼠胚胎成骨细胞前体细胞增值黏附的影响,探讨其生物相容性。[方法]1.纳米氧化锌珊瑚羟基磷灰石（nmZnO/CHA）的制备:（1）以天然珊瑚和磷酸氢二铵为原料,通过“水热交换反应”,得到珊瑚羟基磷灰石颗粒。（2）以硝酸锌和珊瑚羟基磷灰石为原料,以聚乙二醇-6000（PEG-6000）为分散剂,通过溶胶-凝胶法制备出nmZnO/CHA复合材料。应用SEM检测分析nmZnO/CHA复合材料的表面形貌特征。2.3D打印PCL人工骨支架表面复合nmZnO/CHA抗菌涂层材料的制备:（1）聚己内酯（Polycaprolactone,PCL）多孔支架的制备:①3D打印nmZnO/CHA/PCL抗菌人工骨支架的模型设计:参考商品骨环的尺寸,利用solidworks三维设计软件设计出外径为10mm,内径为3mm,高为3mm的圆环形仿人体松质骨骨小梁结构的人工骨支架;②将设计好的模型文件另存为3D打印机识别可打印的STL格式的文件,导入3D打印机,通过熔融沉积成型技术,打印出聚己内酯多孔支架。（2）聚己内酯多孔支架表面nmZnO/CHA涂层的制备:①将聚己内酯颗粒加入到丙酮溶液中,搅拌,使聚己内酯充分溶于丙酮中,然后加入nmZnO/CHA复合材料,搅拌混合均匀,制备出nmZnO/CHA/PCL浆液。②将聚己内酯多孔支架浸入到nmZnO/CHA/PCL浆液中,采用“浸涂法”,使nmZnO/CHA复合材料涂覆在聚己内酯支架表面,然后将复合材料支架置于40℃干燥箱内24h,制备出个性化的nmZnO/CHA/PCL抗菌人工骨支架。并用电子万能材料实验机及压汞仪对其力学性能、孔隙率和孔径分布进行检测和分析。3.3D打印PCL人工骨支架表面复合nmZnO/CHA抗菌涂层材料对MC3T3-E1成骨活性的研究:取第四代生长良好的MC3T3-E1细胞,以5×104/ml的浓度接种到nmZnO/CHA/PCL抗菌人工骨支架表面,培养3d后,利用钨灯丝扫描电镜观察细胞在支架上的生长黏附情况。[结果]①利用溶胶-凝胶法对珊瑚羟基磷灰石（CHA）进行纳米氧化锌（nmZnO）改性,当CHA:硝酸锌:PEG-6000为8:2:1时,SEM检测结果显示nmZnO/CHA复合材料表面熔附的nmZnO颗粒粒径大小及分布最为理想,粒径均控制在100nm以下且未出现明显团聚现象。②利用电子万能材料实验机测试复合支架材料的力学性能,通过计算得出其弹性模量为30.15±4.13MPa;利用压汞仪测得复合支架材料的孔隙率为48.05%,孔径分布为25-50μm和50-200μm。③扫描电镜显示,MC3T3-E1细胞在复合支架材料表面生长形态良好,紧密的黏附于支架表面。[结论]①采用溶胶-凝胶法,可以制备出nmZnO/CHA复合材料。②nmZnO/CHA/PCL抗菌人工骨支架具有理想的孔隙率和孔径分布,以及良好的力学性能。③nmZnO/CHA/PCL抗菌人工骨支架细胞相容性良好,可作为骨组织工程的支架材料。
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