基于高温挤出打印的PLGA/β-TCP人工骨支架制备及其性能研究

目的制备具有较优力学性能和细胞增殖特性的聚乳酸-羟基乙酸共聚物/β-磷酸三钙poly(lactic-co-glycolic acid)/β-tricalcium phosphate,PLGA/β-TCP]人工骨支架,为骨组织工程支架材料和结构的选择提供实验依据。方法以PLGA和纳米β-TCP为原材料,先将PLGA在加热筒中高温熔融,再将β-TCP混合搅拌均匀进行打印。采用高温挤出打印方法制备人工骨支架,研究不同材料配比(PLGA与β-TCP配比为4∶1、3∶1、2∶1)、不同孔径(200μm、300μm和400μm)、不同层高(4.2 mm、5.4 mm和6.6 mm)以及不同孔形(方形、45°倾斜和60°倾斜)对支架力学性能和细胞增殖性能的影响。打印9组支架,利用扫描电镜分析支架的形貌特征,用万能材料试验机测试支架的抗压强度、弹性模量,用CCK-8试剂盒进行细胞增殖性能测试。最后对实验数据进行极差分析,得出最优组合,并制作相应的支架,对其进行力学性能和生物性能的测试。结果在力学性能实验中,S5组支架显示出最好的抗压强度(7.23 MPa),S9组支架显示出最好的杨氏模量(356.1 MPa),与骨小梁相当;在细胞增殖实验中,S1组支架显示出最好的增殖特性。通过正交实验法,分析并实验验证,得出综合性能最优的支架参数为材料配比为4∶1、层高为6.6 mm、孔型为45°倾斜以及孔径为200μm。结论材料配比为4∶1、层高为6.6 mm、孔型为45°倾斜以及孔径为200μm的支架基本能够满足某些松质骨(如骨小梁)的力学性能和细胞增殖性能,并可为后续相关研究提供实验和理论基础。