一、组织工程框架材料设计思路（论文文献综述）
张珊[1]（2021）在《微纳米结构介导的不同物理信号对干细胞命运的调控研究》文中进行了进一步梳理组织工程是一门细胞生物学和材料科学相结合的学科,对修复组织和器官损伤具有重要的意义。一般认为其包括三个要素:种子细胞、支架材料和生长信息。基于以上三个要素,组织工程的主要研究内容包括:对细胞进行有效的体外扩增以获得充足的细胞尤其是干细胞,设计和构建合理的细胞培养支架,提供有效的生长信息指导干细胞的增殖和分化等行为。组织重建是一个复杂的动态的生理过程,以骨组织工程为例,骨重建包括骨、神经、血管等组织的再生,在细胞层面要求干细胞向骨细胞、神经细胞等功能细胞的分化。在细胞生物学研究中,生物和化学分子多被用来调控干细胞的增殖和分化等行为,但是存在定域性不强、易扩散和价格昂贵等缺点。而微纳米材料介导的结构信号和电信号等不同的物理信号,对干细胞命运的调控具有定域性强和安全高效等显着优点,因此使用支架材料对负载的干细胞实现不同功能细胞分化将是组织工程的有效途径。本论文根据组织工程研究中对不同物理信号的需求,制备了不同结构及性质的细胞培养支架用于干细胞扩增及干细胞分化的调控,对微纳米结构介导的不同物理信号对干细胞命运的调控作用进行了研究。本论文的研究主要从以下几个方面展开:1.纳米微结构复合材料对干细胞扩增和表型维持性的研究:干细胞是用组织工程手段修复各种组织和器官的基本要素。然而,缺乏充足的干细胞源仍是限制组织工程和临床医学进一步发展亟待解决的重要问题。传统的使用细胞培养皿的二维培养方法存在培养环境与体内微环境相差较大以及细胞取用不方便等缺点。基于支架材料的三维培养可以为细胞提供与体内相近的微环境,有利于细胞的体外扩增和细胞表型的维持。本论文设计了一种简单、低成本且可批量化的方法,制备了京尼平交联的壳聚糖/氧化石墨烯复合微球。该复合微球具有良好的物理强度,能够保证细胞在培养过程中的长期稳定性。间充质干细胞能够在微球表面铺展和扩增,同时可以维持干细胞表型。此外,京尼平交联产生的自发荧光便于观察干细胞在微球支架表面的铺展和分布。因此,该部分研究提出了一种可批量化生产的壳聚糖/氧化石墨烯复合微球干细胞三维扩增体系,为本论文后续干细胞分化的相关研究提供了干细胞表型维持性良好的干细胞扩增方法。2.有序纳米阵列介导的结构信号对干细胞成骨分化的调控:在对干细胞进行有效扩增的基础上,对干细胞分化的调控是组织工程研究最重要的内容。相比于生物化学因子,纳米结构对干细胞分化的调控被证实具有更好的生物稳定性和安全性。作为一种典型的纳米阵列,纳米柱阵列结构介导的结构信号对干细胞行为的影响多被研究,但纳米柱直径对干细胞分化的影响还少有报道。因此,该部分探究了不同纳米柱直径的聚乳酸纳米柱阵列介导的结构信号对干细胞成骨分化的调控作用。论文中以阳极氧化铝纳米孔衬底（AAO）为模板,用纳米压印的方法制备了不同纳米柱直径的聚乳酸纳米柱阵列,并将人脂肪间充质干细胞（hADSCs）接种于表面,探究在不含成骨诱导因子的条件下,不同纳米柱直径对hADSCs成骨分化的调控作用,并利用定量聚合酶链反应（q-PCR）和免疫染色等方法对干细胞的成骨分化进行检测。此外,本论文还测试了纳米柱阵列在动物体内诱导成骨分化的效果。因此,本论文为纳米阵列调控干细胞分化在组织再生领域的应用提供了重要的结构参数并证实了结构信号在体内应用的安全性和有效性。3.光驱动表面等离激元纳米结构介导的电信号对干细胞神经分化的调控:在验证纳米结构对干细胞分化调控的有效性之后,本论文进一步探究了微纳米结构介导的其他物理信号是否对干细胞分化具有增强的调控效果。研究表明,神经的重建对骨组织等的组织修复具有促进作用,然而干细胞的神经定向分化较为困难,因此神经的有效再生对组织重建意义重大。基于以往的研究,电刺激是与神经分化密切相关的重要物理信号。因此,为了对间充质干细胞的神经分化实现更加有效的调控,在结构信号的基础上,该部分研究进一步引入了纳米结构介导的电信号等其他物理信号,探究了远程近红外光照射下表面等离激元纳米结构对hADSCs神经分化的影响,以期对神经分化调控产生增强的作用效果。将hADSCs培养在表面等离激元硫化铜（CuS）纳米结构表面并每天用近红外光（808nm）进行照射,用q-PCR和神经标志物免疫荧光染色检测hADSCs的神经分化。实验结果表明,CuS衬底的纳米结构、等离子体热效应和强局域电场具有协同增强细胞神经相关基因表达的作用效果。因此,该部分研究利用表面等离激元纳米结构,通过施加远程近红外光对干细胞的神经分化进行了调控,证实了结构信号和电信号等物理信号对干细胞神经分化的调控作用。4.超声驱动压电纳米结构介导的电信号对干细胞神经分化的调控:为发掘更多利用远程电信号对间充质干细胞神经分化进行调控的方式,并进一步提高间充质干细胞的神经分化效率,除了上述借助于近红外光的方式以外,本论文进一步探究了超声驱动压电材料介导的电信号对干细胞神经分化的调控作用。表面等离激元材料大多仅局限于金属和半导体等材料,而压电材料的选择范围则更为广泛,其中包括生物相容性更好的高分子材料。据报道,柔性基质更容易诱导干细胞的神经向分化,因此,该部分研究利用超声驱动的柔性压电纳米纤维素水凝胶介导的电信号等物理信号对hADSCs进行调控,并研究该过程对hADSCs神经分化的影响。在无任何神经分化诱导成分的条件下,培养在纳米纤维素水凝胶上的hADSCs已呈现出神经样的形态。对hADSCs的神经分化在基因和蛋白水平进行检测的结果表明,未经过超声处理的纳米纤维素水凝胶表面的hADSCs有向星形胶质细胞分化的趋势,而经过超声处理的hADSCs同时具有向星形胶质细胞和神经元分化的趋势,这在神经组织修复上将具有重要的应用前景。该部分研究证实,微纳米结构材料介导的结构信号、基质硬度信号、尤其是电信号等物理信号对干细胞的神经分化具有显着的调控作用效果,进一步印证了本论文的主题。综上所述,本论文在纳米微结构复合材料微环境、纳米结构介导的结构信号、外场驱动纳米结构介导的电信号等方面,研究和讨论了材料表面微纳米结构介导的不同物理信号对干细胞命运的调控作用,这些研究和探索将进一步促进生物材料介导的物理信号在组织工程领域的应用和发展,为干细胞命运的调控提供新的思路和方法。
张建安[2]（2021）在《面向人工皮肤的仿生三维多孔点阵支架结构研究》文中认为组织工程学是指通过将生命科学与工程学原理进行结合,研究和开发某种生物替代物并将其运用于器官和组织修复。其中,构建三维组织支架是必不可少的一个环节,该种组织工程支架必须要满足一定的机械力学性能要求,并且支架的结构形态需要设计精准的匹配值,否则支架结构所具有的生物机械性能、几何以及液体传输等特性会因其局部或整体结构的变化产生不可逆的影响,进而影响种植在支架中的细胞活性。因此,设计具有良好结构形态及优秀机械性能的支架对组织工程研究有重要意义。提出了一种将单元胞体与空间点阵相结合的支架结构设计方法,即三维多孔点阵支架结构。并对组织工程支架制备的现状和进展做了简要综述,分析了三维支架结构在组织工程医学修复中的应用潜能及前景。探讨了不同种类的三维点阵结构在受到单轴压缩后所表现的机械力学性能以及吸能特性。设计了不同结构的单元胞体并探讨其力学性能;基于单元胞体构建了4种三维多孔点阵结构,并采用特定配比方式的光固化柔性树脂材料,通过DLP数字光处理（Digital Light Processing,DLP）3D打印技术制造成型。基于有限元分析和实验验证的方法,分析对比所设计的三维点阵结构在相对密度、结构强度以及吸能特性等方面的特点。筛选出了具有良好机械性能的点阵结构,并研究不同参数下结构的力学性能特点。研究了基于不同拓扑结构的三维多孔点阵结构的压缩力学性能。构建了一系列由不同单层点阵结构排列所设计的拓扑三维点阵结构,并通过有限元以及实验,验证了拓扑点阵结构较普通点阵结构有较好的压缩吸能特性。基于仿生设计的原理,分析了皮肤纵切面的结构特点,根据其相对密度由高到低进行排列的特点设计了仿皮肤三维多孔点阵结构,并对结构进行压缩及有限元模拟分析,最终得到了具有较宽压缩吸能平台的多孔点阵结构。同时,验证了通过密度梯度设计的三层点阵结构较普通三层点阵结构拥有更宽的压缩应力平台。本文所研究的三维多孔点阵结构具有良好的机械力学性能以及压缩吸能特性。所设计的柔性多孔支架不仅可运用于人工皮肤的体外构建,而且对诸如组织工程中所需的组织支架设计具有一定的推动作用。同时,也为可穿戴柔性装置的填充设计提供了一种新的指导思路。
刘林林[3]（2021）在《个性化多孔股骨组合式支架设计及性能研究》文中提出股骨是人体的主要负重骨之一,也是骨肿瘤最常发生的部位之一。目前临床上使用的股骨肿瘤假体存在生物活性较低、与骨缺损部位解剖形状匹配性不足及应力遮挡等问题,这会导致股骨修复支架的松动甚至失效。因此如何快速设计力学和生物学性能好、与患者解剖形状匹配的个性化股骨修复支架成为股骨重建的关键。本文利用模块化设计方法结合3D打印技术提出了一种个性化的多孔股骨组合式支架设计方法。在股骨组合式支架模块化设计、支架多孔结构设计与选取、支架表面改性、支架不同模块修复材料的选取和支架固定方式等问题上进行了研究。本文的主要研究内容和结果如下:（1）传统致密钛合金股骨修复支架存在生物活性低、应力遮挡效应等问题,研究提出了利用3D打印多孔钛合金支架对股骨缺损进行修复的方法。多孔结构降低了材料的弹性模量并允许骨组织长入支架内部。利用骨重建理论对传统股骨支架和3D打印多孔钛合金支架对周围骨组织的力学刺激和骨重建情况进行了分析,结果表明3D打印多孔钛合金支架具有良好的骨重建功能。结合人体股骨结构和现有骨修复材料的力学与生物学性能特点,提出了模块化的股骨组合式支架设计思路。模块化设计根据支架不同功能模块采用相匹配的支架材料和多孔结构,能够实现快速的个性化定制,为后续设计高强度、高生物活性和高稳定性的股骨修复支架奠定了坚实的基础。（2）股骨修复支架首要的目标是与缺损部位的力学性能进行匹配,但如何在一定弹性模量下提高支架的细胞活性仍不清楚。研究提出了一种推导孔隙功能梯度支架（PFGS）设计中均质结构的设计参数、孔隙率和力学性能之间数学关系的方法。PFGS结构的设计是通过设计参数的匹配将不同的均质结构组合在一起。采用选择性激光熔化（SLM）方法制备了尺寸为10×10×12mm孔隙功能梯度和均质结构钛合金支架,并研究了这些结构的力学性能和细胞增殖情况。结果表明,弹性模量、屈服强度和孔隙率的数学模型可以准确地预测结构的力学性能。对于PFGS结构,细胞增殖率从4天至7天为140%,而均质结构只有90%,说明PFGS结构更适合于骨组织植入。（3）多孔骨支架的几何结构对其骨长入情况有着至关重要的影响,但目前仍缺乏对这一方面的深入研究。研究建立了孔隙率为65%和孔径大小为650μm的曲面结构和支柱结构多孔支架。采用兔股骨远端植入的方法研究了其体内骨长入性能。通过计算机流体力学计算了支架结构内部的流体力学性质和流体流线轨迹。结果表明曲面结构支架比支柱结构支架的体内骨长入性能更好,但力学性能不如支柱结构支架。支架结构内部流体流线情况和速度差都对骨长入有很大影响,相同情况下支架结构内部流体速度差越小,流体流经的区域越大骨长入的越好。研究结果表明,骨支架设计时可以根据不同植入部位优化支架几何结构以满足不同植入部位的需求。（4）多孔支架的表面状态对细胞在支架上的增殖粘附有很大的影响,3D打印制备的钛合金支架表面并不利于细胞生长粘附。研究利用飞秒激光对3D打印钛合金表面进行了改性,得到了表面粗糙度高、波谷多于波峰并具有抗菌性能的尖峰表面。体外实验结果表明改性后的表面比改性前的表面润湿性更好,表面结构更有利于羟基磷灰石的沉积。采用兔胫骨植入的方法研究了其体内骨长入情况,结果表明改性后的支架表面有更强的细胞粘附和扩散能力。研究表明,利用飞秒激光对3D打印钛合金表面改性可以改进其表面的润湿性、粗糙度、峰度、偏度等物理特性,使其有更强的骨整合能力。（5）人体股骨皮质骨和松质骨力学性能和生物学性能差别很大,用一种材料、一种结构来匹配宿主骨组织的力学和生物学性能显然是不现实的。相比于钛合金支架,可降解硅酸钙生物陶瓷支架生物活性好,力学性能也与股骨松质骨部分更加匹配,因此选用生物陶瓷支架对股骨松质骨部分进行修复。首先,建立了孔隙率和孔径大小相同的钛合金和掺镁硅酸钙生物陶瓷支架。然后,采用兔颅骨植入的方法研究了两种支架材料体内骨长入性能和抗压强度的差异。最后,通过化学沉淀法将锶离子加入掺镁硅酸钙中,对其生物学性能进行了改性。结果表明,掺镁硅酸钙生物陶瓷支架体内骨长入性能比钛合金支架高,但随着植入时间的延长其抗压强度下降较快,并不适用于负重区的骨缺损修复。锶离子的加入虽然降低了其抗压强度,但提高了掺镁硅酸钙生物陶瓷支架的生物活性和降解速率。研究结果表明,生物陶瓷支架在非负重区的骨修复效果明显优于钛合金支架,而钛合金支架在体内可以保持良好的抗压强度可以用于负重骨的修复。（6）以一例恶性股骨肿瘤患者为例,通过磁共振成像、CT三维重建、模拟截骨以及个性化的股骨组合式支架模块化设计等流程,设计了一种个性化的钛合金和生物陶瓷组合的股骨修复支架。利用有限元法对支架不同固定方式进行了稳定性分析。结果表明,与传统钢板加固定螺钉的固定方式相比,一体化的固定方式有更强的稳定性。以临床实际为例,通过设计分析展示了模块化设计在个性化股骨修复方面的巨大潜力,为后续临床上定制力学性能和解剖形状均满足不同患者个性化需求的股骨修复支架奠定了基础。
梁建涛[4]（2021）在《自组织构建有序仿骨纳米纤维素-壳聚糖-羟基磷灰石骨缺损修复支架》文中指出通过交叉研究发掘植物纤维原料在生物医用领域的巨大潜力,从而实现其高值化利用,是制浆造纸科学的新研究热点。我国骨缺损患者年逾百万,骨缺损修复支架的研制对减少患者的治疗痛苦具有重要意义。尽管目前骨组织工程有诸多类型材料可进行选取及设计,有多种技术可用以制备成形,但现有支架材料均有各自存在局限。建立理想的复合支架制备策略,从而模拟骨组织的多级复杂有序结构与功能,是研制理想的骨缺损修复材料的发展趋势。目前,各类制备策略通常是对骨结构的解析和模仿;而通过模拟骨形成机理,进而形成仿骨有序结构的研究较少。自组织（self-organization）是形成复杂有序结构的重要手段,且与生物组织形成具有同源性。因此,本课题采用“自组织”机理独特的策略,结合仿骨结构设计,从成分和结构双重角度出发,构建具有复杂有序仿骨结构的骨缺损修复支架。首先,利用绿色环保的碱-脲溶剂体系制备高强度壳聚糖-纳米纤维素复合材料,作为整体支架的结构性框架。所得复合材料为纯物理交联,避免引入生物毒性或损害天然高分子本征优良特性。探究了纳米纤维素在碱-脲溶剂体系中的行为状态;优化了壳聚糖-纳米纤维素碱-脲体系复合凝胶的制备工艺;研究了纳米纤维素的引入对凝胶强度与结构的影响。其次,采用具有良好生物相容性的天然高分子壳聚糖,通过与生物组织形成机理具有同源性的“自组织”过程,形成类似密质骨中哈弗斯系统中央管的有序排列结构,达到常规致孔方法难以达成的仿生效果。探索了仿骨孔道结构的产生条件以及引入纳米纤维素所产生的影响;研究了壳聚糖-纳米纤维素酸性体系复合凝胶的微观结构以及力学性能,并通过与碱性体系复合凝胶对比分析其中机理。进一步地,在自组织形成复杂有序结构的同时复合钙磷无机物。采用共混和原位矿化的方法在有序仿骨支架中引入了纳米羟基磷灰石以提高生物活性,使支架更利于诱导种子细胞生长、分化、保持生化功能。研究了两类方法所得钙矿物的晶型结构、微观形貌和尺寸、分布状态与保留率,以及矿化支架整体结构,探究了不同调控因素对复合支架的影响。最终,利用凝胶化过程进行界面融合,使功能性部分与结构性框架两部分共同经历氢键和晶区的重构,从而建立高强度界面结合,保障支架以整体形式发挥作用。研究了结合面融合情况;探究了机械性能与结构设计的关系,并设计了不同结合面形状的仿骨环状结合凝胶,为进一步功能设计奠定基础。本论文通过仿生设计与自组织,构建了具有复杂有序结构的纳米纤维素-壳聚糖-羟基磷灰石复合骨缺损修复支架,为骨缺损修复治疗做出有益探索;促进了天然大分子材料的应用,有利于生物质资源的综合开发和高值化利用。
雒文彬[5]（2020）在《纤维素纳米纤维修饰的海藻酸钠-明胶生物墨水用于韧带-骨界面细胞成分的生物3D打印》文中进行了进一步梳理在人类骨骼肌肉运动系统中,韧带组织与骨组织通过一种被称为附着点的特化的界面组织结构进行连接。这种组织在两种生理和生物力学性质差异巨大的结构中起到了关键的过渡作用。韧带-骨界面通过力学强度的逐渐升高,减小了韧带与骨之间的应力集中,从而实现了机械力的平滑传导和对界面两端组织的保护。然而,由于其在骨骼肌肉运动系统中的关键作用,在运动损伤以及退行性疾病中,韧带-骨界面结构经常受累,而其高度特化的组织成分和相对脆弱的内部结构,使其在损伤后难以通过临床和组织工程手段进行修复。临床上常用的韧带移植重建方法（如自体韧带或异体韧带经骨隧道固定重建）往往导致移植韧带在骨隧道固定区域形成功能较差的瘢痕愈合,长期随访结果不良。而在组织工程领域,韧带-骨界面支架的构建也存在诸如细胞成分的异质性、支架形态的灵活性以及制造难度高等诸多挑战。生物打印是增材制造技术的一个分支,其具有“自下而上”的,与生物体生长方式类似的结构构建模式,从而实现对复杂精细的生物组织结构的仿生制造。近年来,随着生物打印技术的发展,已经出现了诸如骨、软骨及肌肉组织生物打印及体外培养等一系列组织工程学应用。然而,由于韧带-骨界面组织的特殊性,生物打印技术在韧带-骨界面修复领域尚未有应用出现。在材料方面,韧带-骨界面结构的构建需要在相对较小的尺度下进行精细结构的打印,同时打印结构的宏观尺寸又往往需要根据实际情况进行定制,这就要求用于该结构生物打印的生物墨水材料具备较高的可打印性以实现良好的打印精度,同时又具备一定的机械性能,从而提供在生物打印复杂定制结构过程中结构整体的自支撑性和打印结束后进一步组织工程学实验的可操作性。此外,细胞来源也是生物打印韧带-骨界面结构的另一个挑战,尽管骨、软骨等骨组织工程常见细胞成分均已实现了生物打印,但是构成韧带-骨界面结构关键成分的纤维软骨细胞的生物打印应用仍然未见报道。实现对韧带-骨界面结构和成分的生物打印,重建其特殊的结构和功能,仍然是该领域的一个空白。针对目前存在的挑战,本研究自主设计建造了基于微挤出原理的生物打印机,并通过加入纤维素纳米纤维（CNF）对现有的明胶-海藻酸钠生物墨水体系进行了改良。在此基础上进一步对韧带-骨界面结构中的主要细胞成分进行了生物打印测试,验证了打印结构的生物活性和生物功能性。具体研究方案包括以下三个部分:1)微挤出式生物原理的论证和生物打印机的设计建造本研究总结通过对微挤出式生物打印基本原理的分析,对研究中需要的能够进行骨骼肌肉界面结构生物打印的设备和材料进行总体设计,并总结一系列表征手段,对打印精度、设备实用性等生物打印技术的基本性能进行评估。再根据研究需求,自主构建了微挤出式生物打印机（BP-1）。2)明胶-海藻酸钠-纤维素纳米纤维生物墨水的配制、表征、打印参数优化和可打印性验证根据实验要求和生物打印机的性能指标,本研究使用纤维素纳米纤维（CNF）对明胶-海藻酸钠水凝胶体系进行了改性,配制了多种成分配比的明胶-海藻酸钠-CNF水凝胶材料,并通过对其进行流变学分析和可打印性测试,优化筛选具备最佳可打印性和自支撑性能、并可进行复杂定制化结构打印能力的生物墨水。使用CNF改良的明胶-海藻酸钠生物墨水较对照组在流变学特性和机械强度上获得了显着的提升。在可打印性测试中,显着改善了打印结构的精细度和平滑度。同时,CNF的加入使生物墨水在打印过程中获得了较好的自支撑性,实现了复杂仿生结构的打印。在生物打印样品扫描电镜检测中,水凝胶样品展现出了与细胞外基质类似的多级孔隙结构。实现了对细胞外基质微环境的形态仿生。3)韧带-骨界面结构主要细胞成分的生物打印和生物活性、生物功能性验证本研究将生物打印设备及生物墨水材料应用于韧带-骨界面组织的生物打印中,对成骨细胞和纤维软骨细胞这两种界面结构的主要细胞成分进行了生物打印。细胞活死染色和代谢速率检测证实搭载纤维软骨细胞和成骨细胞的样品在生物打印后都保持了良好的细胞活性。组织学和免疫组化染色证实了打印结构在体外培养的过程中分泌和积累了界面结构相关的细胞外基质。综上所述,本实验自主设计开发的生物打印机系统和配套的改进型生物墨水展现出了较高的生物打印精度和灵活的可定制性,并在韧带-骨界面结构细胞成分的生物打印中实现了良好的生物相容性,首次实现了韧带-骨界面主要细胞成分的生物打印,在韧带-骨结构组织工程领域有巨大的应用潜力。在后续的研究中,将继续在设备、材料和组织工程三个方面深入研究,在设备方面进一步完善设计,提升打印精度和复杂度,在材料方面进行更深入的力学测试,在组织工程方面引入动物体内植入实验,探索生物打印结构在动物体内的组织化、血管化及功能化的实现方法。最终实现对韧带-骨界面结构的全面仿生生物制造。
徐伊凡[6]（2020）在《生物相容性材料的3D打印应用研究》文中研究表明自从组织工程的概念被提出,对于生物支架材料的研究便成为了研究者们的热点。组织工程对材料提出了生物相容性的需求,因此众多具有生物相容性的材料被逐一发现、设计、开发以及应用,如合成聚合物、天然/合成水凝胶、天然聚合物、羟基磷灰石等,各自展现了不同的力学、理化、生医性能,从而丰富了组织工程领域对于材料的选择。针对生物相容性合成聚合物的成型仍然停留在较为简单的几何体,以及在水凝胶3D打印中设备复杂、使用对细胞杀伤性强的紫外光源等关键科学问题,本论文提出采用简易的FDM（Fused Deposition Modeling）与DIW（Direct Ink Writing）型3D打印设备,开发了合成聚合物从医学影像数据到定制化尿道支架的制备流程,设计并筛选了有效的水凝胶可见光引发剂体系,优化了水凝胶的光固化策略,最终实现了生物可降解的组织工程尿道支架定制化制备及基于405 nm可见光固化的强度可调水凝胶制备及其3D打印。主要研究内容如下:（1）通过溶液共混法,筛选并制备了PLGA/PCL/TEC 70:30:6复合材料,结合医学影像数据与FDM 3D打印技术,制备了定制化组织工程尿道支架。实验结果表明TEC可以增加PLGA与PCL共混的相容性,且复合材料的力学性能相比于纯PLGA有所上升,且生物相容性良好,L929与He La细胞可以在材料上进行较好的粘附与增殖;多孔支架可以在体外模拟环境中发生降解,形状尺寸贴合患者医学影像数据;（2）通过自行设计的光固化效率装置,筛选了可能的水体系可见光引发剂方案。结果表明染料对于HHMPP与三乙醇胺的夺氢反应的敏化存在一定效果,但效率过低;增溶剂可以通过形成胶束来增溶油溶性光引发剂PTPO,但微米级胶束易造成固化区域的扩散,小分子增溶剂如DMF可以起到类似作用,且不会发生固化区域扩散,被用以水凝胶的3D打印中;（3）通过简易的DIW型3D打印机,使用DMF/HHMPP/PTPO光引发剂,实现了PHEA/明胶/PEGDA水凝胶在405 nm可见光下的快速固化与3D打印,但对于PHEMA水凝胶的打印由于光引发剂效率不足而失败。PHEA与PHEMA水凝胶都可以通过添加天然凝胶成分提升力学性能,但PHEA的生物相容性很差远不如PHEMA水凝胶,无法直接应用于组织工程中。
牛雪峰[7]（2020）在《纳米黏土增强流变性能的GelMA生物水凝胶墨水3D打印研究》文中研究表明由于日益提高的医疗需求,近年来组织工程技术快速发展。组织工程支架是组织工程技术的要素之一。3D打印技术可以根据病损部位的外形设计三维模型并且制造出对应形状的支架,同时实现支架孔径、孔隙率、孔连通率的精确控制。因此3D打印技术在组织工程领域中发挥着越来越重要的作用。可光交联的甲基丙烯酸明胶（GelMA）由于其出色的生物学性能已被广泛用于组织工程。作为一种有吸引力的生物墨水,由于其低粘度和交联速度,GelMA直接应用于3D打印技术仍然面临着巨大的挑战。如何平衡基于GelMA的生物水凝胶墨水的可打印性和生物相容性?本文设计了一种纳米粘土改性GelMA生物水凝胶墨水的两步交联策略。通过将GelMA与纳米粘土按照一定比例混合,可以利用纳米粘土的自支撑性制备具有良好形状保真度的3D支架,然后利用GelMA的光交联特性进行不可逆地固化。本文的主要工作如下:1.总结了流变性能与水凝胶可打印性之间的关系,为水凝胶可打印性研究提供了依据。研究了GelMA/纳米黏土水凝胶的流变性能,实验结果说明纳米黏土的能够显着提高GelMA的可打印性。通过实验,对上述结论进行了验证。2.搭建了水凝胶三维打印平台,平台具有高精度三维运动系统,水凝胶供给系统以及温度控制系统。用于研究GelMA/纳米黏土水凝胶的打印工艺。3.总结了挤出成型工艺细节,将其划分为挤出、沉积、融合三个阶段。总结了挤出成型工艺的通用研究路线。设计了GelMA/纳米黏土水凝胶的两步交联策略。依照研究路线研究了工艺参数对水凝胶形态的影响,并给出了水凝胶形态的可打印区间。根据上述研究结果,可以轻松的打印复杂的3D支架,例如仿生耳朵和分支血管。4.研究了纳米黏土对于GelMA各种性能的影响。在不改变GelMA优异的生物相容性的情况下,添加纳米粘土可以提高机械强度并降低降解速率。GelMA/纳米黏土水凝胶的打印工艺为打印具有良好形状保真度和优异生物学性能的复杂GelMA基支架提供了一种简便的方法,并且可以为组织缺陷的个性化治疗开辟潜在的应用领域。
雷东[8]（2020）在《3D打印弹性仿生支架及其在组织工程中的应用》文中研究说明组织工程旨在于研究开发替代物并结合人体的再生能力以修复病损组织。生物弹性体能较好模拟人体软组织的力学特征,植入到人体动态的力学环境中能保持结构和力学稳定性,因此在组织工程领域具有巨大的应用前景。近年来,3D（three-dimensional）打印技术因其在宏观形态个性化定制和微观结构精确控制等方面的强大能力,被广泛的应用到再生医学等领域并极大的促进了该领域的创新和发展。然而,如何构模拟天然血管网络,以促进物质交换,让人工组织在体内外能够长期的存活仍然是组织工程的一个关键挑战。另外,可用于3D打印的生物材料很有限,尤其是热固性材料。例如热固性生物弹性体需要在长时间的苛刻条件下才能完成交联,从而无法适用于3D打印这种快速成型方式。此外,如何设计具有个性化结构的管状支架在临床管状组织重建当中也是一个重要问题。但是由于3D打印过程中缺乏支撑作用,导致难以制备有着薄壁多孔结构的大段管状支架。针对上述问题,本课题发展了多种高度通用的新策略,通过挤出式3D打印技术以构建具有多级微孔结构的弹性仿生组织工程支架。主要研究内容如下:（1）本课题第一部分内容主要发展了一种3D打印焦糖化可牺牲模板的方法,以构建可灌注的渗透性多级仿生血管网络（Perfusable and Permeable Hierarchical Microchannel-networks,PHMs）支架。借鉴于中国传统手工艺——糖画的灵感,我们将蔗糖通过一定条件下的焦糖化处理,所获得焦糖墨水可以适用于传统的热塑性加工例如挤出成型。研究了一系列焦糖化处理中（温度和持续时间）和打印过程中（喷嘴尺寸、挤出速率、喷嘴移动速率）的条件,以确保焦糖化墨水具有合适的流变性,从而满足稳定、连续、平滑的打印过程。基于这种3D打印的焦糖模板,我们选用聚己内酯（PCL）作为一种代表性的生物材料开展研究,通过溶液浸渍和模板溶出法来制备PHMs。模板能够被蒸馏水快速溶解除去以形成相互连通的微管道网络。此外,进一步利用人耳数据模型制备了定制的人耳状PHMs。这种方法可以赋予生物材料支架有序的多级结构,从而在多层次模拟天然的血管网络,包括:三维的框架结构、可灌注的微通道网络、渗透性的多孔结构。大量微孔被分布在管道的外表面、内表面以及管壁当中,这些微孔的尺寸均一并且呈正态分布。然后详细地研究了涂层处理中相分离机制的影响因素,包括PCL的不同的分子量、溶液浓度以及所使用溶剂的种类。这种具有可控微孔结构的薄壁管道网络以前很少被报道。值得一提的是,这种PHMs的制备策略具有高度通用性,可以被应用于不同生物材料的加工以制备不同性能的PHMs。作为概念性的验证,我们进一步使用了热塑性的聚氨酯生物弹性体（PCL-PU）和热固性的聚癸二酸甘油酯基聚氨酯（PGSU）生物弹性体作为材料,制备对天然血管网络在结构形态和力学性能上的双效仿生的弹性PHMs。这种方法能够很好地和各种组织工程支架（比如海绵状多孔支架、水凝胶、静电纺纳米纤维支架、细菌纤维素）结合制备含有内嵌仿生血管网络的复合支架。采用水凝胶复合PHMs支架来验证内嵌PHMs的物质运输和交换功能,通过将混有心肌细胞的海藻酸水凝胶对PHMs进行封装以制备三维组织结构。体外实验结果表明,在PHMs的微管道可以提供更好的微环境以维持水凝胶中细胞的生存和活性。此外,在大鼠皮下和心脏外膜植入实验中,与传统的3D打印支架相比,具有特殊结构的PHMs具有更好的组织和血管再生效果。在对心肌梗塞的治疗中,PHMs处理心梗模型后的心肌细胞/成纤维细胞比例显着高于对照组,提示在心梗区域具有更多存活的心肌和减轻的纤维化程度。因此,这种PHMs支架可以作为一种新型的心肌补片而用于心肌梗塞的治疗。（2）本课题第二部分内容,针对热固性材料难以3D打印这个问题,提出了一种新型的通用策略,通过常用的挤出式3D打印机,实现了包括热固性聚酯、聚氨酯和环氧树脂在内多种热固性材料的直接3D打印。该策略的核心将可去除的填充材料与热固性材料预聚物或者前驱体结合为复合打印墨水。作为概念性验证,我们选用代表性的热固性弹性体聚癸二酸甘油酯（PGS）作为打印材料。为了获得稳定的打印性能,对墨水的流变性、挤出性、高温保形性以及微观结构影响,这四个方面进行研究,以获得最优化的打印效果。实验表明墨水中盐颗粒含量的增加会降低流动性,不利于挤出成型,但是会增加高温保形性和结构稳定性,复合比例为1:2是最佳配比,能兼顾流变性、打印稳定性和高温保形性。利用这种方法可以3D打印的PGS支架,具有以往PGS加工方法所难以实现的有序多级结构。其中个性化定制的初级框架结构和图案化排列的二级纤维单元分别可以通过数据建模和打印参数进行控制。更重要的是,第三级结构为在纤维的表面和内部都分布有大量均匀的且相互连通的微孔结构,可大大的提高孔隙率和比表面积,其微孔的尺寸可以通过使用不同尺寸的盐颗粒来进行有效调控。经过3D打印并在盐去除后形成多孔海绵结构。尽管3D打印的PGS支架具有高度的多孔结构,但仍然表现出良好的可拉伸性,优异的弹性和耐疲劳性,在多次形变条件下几乎没有滞后效应,使其能够在体内组织工程应用的动态力学环境中保持原有的多级微孔结构。此外,为了快速观察PGS支架的降解情况,我们采用脂肪酶对其催化降解。3D打印的PGS支架具有良好的体外酶促降解性,在5小时内的降解率为93.5±2.1%。大鼠的皮下移植实验表明,3D打印的PGS支架在逐步降解的同时附近的组织向支架内部生长,同时存在新生的血管并几乎不发生炎症反应。PGS除了良好的生物相容性和生物可降解性之外,其中最重要的优点在于稳定的化学交联结构所赋予的优异弹性,因此在心肌组织工程应用上有着很好的前景。对此,我们进一步3D打印了PGS弹性心肌补片,用于治疗心肌梗塞减轻左心室的重构。在大鼠心梗模型补片处理28天后,H&E和MASSON染色表明PGS弹性补片治疗组可以显着增加左心室的壁厚,减轻左心室的扩张,并降低纤维化程度。（3）本课题第三部分研究采用了4轴打印系统快速地制备了具有多级结构的管状组织工程支架。该方法通过将3D打印机与旋转装置进行协同工作,形成X/Y/Z/Rotation的4轴成型系统。该方法可以适用于非常广泛生物材料例如水凝胶、热塑性生物材料以及热固性生物材料。使用PCL作为代表材料,将PCL熔融挤出呈线条状沉积在接收器的表面,并形成螺旋式排列结构。随着打印的往复进行,纤维周期性的交织在一起,上下层之间交织的纤维之间的连接点通过熔融形成稳定的交织网络,从而使得支架可以保持稳定的管状结构。只需要几分钟就可以加工10厘米以上长度的支架,相比当前管状支架的制备方式,大大的提高的加工效率。基于这种四轴3D打印方法,利用PCL作为打印材料来研究其宏观结构的可控性。仅仅通过使用不同结构的接收轴作为接收装置,可以快速获得一系列形态各异的管状支架。在保证其他打印参数不变的前提下,我们仅仅改变接收的旋转速率,从而获得了不同交织密度的管状支架。通过理论计算和分析,管状支架中纤维的螺距、间距、直径以及交织角度均与接收转速成反比。管状支架的实际各项参数均与理论模型所计算的关系曲线高度匹配,从而展现该方法具有高度的可控性和重现性。虽然PCL为热塑性材料,但管状支架在动态力学应用中表现出良好的弹性和耐疲劳性。此外,支架的力学性能还可以通过对交织网络的设计来进行调控。将这种4轴打印技术与第（2）部分中的热固性材料打印方法相结合,制备了PGS生物弹簧。这种生物弹簧展现出良好的柔性和弹性,以及有序的多级结构。为了展现四轴3D打印的初步应用,进一步在PGS生物弹簧的外表面通过静电纺丝技术制备了明胶纳米纤维外层,以构建了PGS/明胶杂化管状支架。然后通过体内外实验开展这种杂化管状支架在气管软骨中的组织工程应用。体外细胞培养中,PGS/明胶双层杂化管状支架具有良好的生物相容性,软骨细胞在支架上表现出良好的生长和增殖情况。体外培养8周后,杂化管状支架生长出明显的凝胶状软骨组织。免疫组化可以看出大量的软骨细胞在支架表面生长、增殖,并分泌出大量软骨组织的细胞外基质,形成密实的管状软骨。进一步在裸鼠皮下植入12周后,杂化管状支架形成了具有力学强度和弹性的成熟管状软骨。这种人工管状软骨的湿重、壁厚以及DNA含量略高于天然的气管软骨。此外,其杨氏模量、糖胺聚糖（GAG）以及胶原总含量可以达到正常气管软骨的70%以上。综上所述,本论文针对当前难以构造人造血管网络、可3D打印的生物材料有限、管状生物支架的制备困难等问题。基于3D打印技术,设计并提出了三种新策略和方法以构建一系列的弹性仿生组织工程支架,例如可灌注的渗透性多级仿生血管网络支架、热固性PGS多孔支架以及形态结构可控的管状支架。这些支架在相关的组织工程中均展现出良好的应用效果。支架可作为心肌补片用于治疗心肌梗塞,能有效防止左心室扩张、增厚心肌、促进血管再生、减少纤维化;而管状支架可实现大段成熟管状软骨的再生,具有和天然气管软骨相似的性能。基于以上策略的良好的通用性,可以将不同生物材料加工成具有有序多级结构的个性化支架,有望进一步拓展例如骨、神经和血管等其他组织的生物医学应用。
亓剑[9]（2019）在《具有板障静脉特征的血管支架设计与制备方法研究》文中认为在组织工程领域,存在细胞无法深入支架内部,影响组织再生的问题,其原因之一在于支架内部没有血管结构,因此设计具有血管结构的支架,即血管支架,是组织工程技术的一个关键内容。针对这一问题,本文考虑人体颅骨板障静脉特征,对血管支架设计、制备工艺及其体外实验展开研究,论文主要研究工作如下:（1）板障静脉特征研究。对两类颅骨样本进行显微CT扫描,重建颅骨三维模型。采用形态学修补与三维区域生长算法分离颅骨样本中的板障静脉,提取出板障静脉的拓扑与局部特征,为血管支架设计提供应用基础。（2）血管支架设计方法研究。提出网络嵌套、二分叉结构两种血管支架设计方法。通过定义马赛克结构、中心线模型、曲面扫掠模型,分层迭代构建了网络嵌套结构血管支架;通过定义二分叉结构、血管路径、锥度模型,迭代构建了分叉结构血管支架。对设计的血管支架进行流固耦合分析,证明两种设计方法的有效性。两种设计方法具有一定的通用性,可应用到其他血管结构。（3）生物3D打印机研制。基于挤出式打印工艺,设计了具有高温、常温两套挤出装置的MEP-2型生物3D打印机。高温挤出装置采用螺杆挤出、颗粒进料、四区分段控温,精确控制材料熔融过程,最小出丝直径可达0.1mm,常温挤出装置采用丝杠止推注射器方式挤出材料,最小出丝直径为0.16mm,能够满足具有三级特征的血管支架精度要求,为血管支架制备提供实验基础。（4）血管支架制备工艺研究。提出平面打印曲面成形法血管支架制备工艺,以海藻酸钠（SA）和丙烯酰胺（AAm）作为血管支架基质的主要组分,异麦芽糖醇为血管支架芯轴材料,通过芯轴制备、芯轴包埋、基质固化、表面改性制备了网络嵌套结构血管支架。采用复模法通过模具制备、材料浇铸、支架贴合、涂层制备流程制备了二分叉结构血管支架。通过对血管支架形貌、保持性分析,证明两种制备工艺能够完整地制备出前文设计的血管支架。（5）细胞培养实验研究。将人脐静脉内皮细胞（HUVECs）种植到血管支架实施静态培养,验证血管支架的生物相容性。通过仿真分析与动态灌流实验研究,可知细胞在剪应力作用下会产生拉伸形变,且随着灌流时间的增长而增大,有利于生成顺应性更好的血管结构,促进血管化进程。证明血管支架设计方法与制备工艺的合理性。
陈路路[10]（2020）在《基于共打印策略的水凝胶多孔结构制造研究》文中认为生物3D打印（3D bioprinting）是一个目前正在兴起的领域,其结合了3D打印技术、组织工程、现代生物医疗的一门学科。相较于传统的制造工艺,生物3D打印具有高精度、个性化、高效稳定等诸多优势,当前生物3D打印其研究的重点是面向组织工程、临床医学提供新的研究手段。目前各种疾病机理的研究还停留在二维细胞培养和动物实验,但二维细胞培养由于与人体三维环境相差甚远故效果不佳,动物实验则受限于代价高、周期长等严苛要求。而3D生物打印则可以通过稳定可靠地定向控制细胞及基体材料的沉积,仿制出自然器官,进一步进行动态培养以模拟出细胞在体内三维环境,从而为疾病的精准治疗提供一种新思路。内部营养及氧气的输送以及代谢的排放是细胞维持正常代谢的必要条件,同时也是生物制造方法一直研究的难题。本文也是立足于此,进行多孔支架、多孔组织结构的研究。结合打印的核心原理,以及生物墨水的研究现状进行材料的选择,再根据材料的成型机理进行打印平台的搭建,然后进行系统地研究,生物兼容性验证总结,最后总结出一套稳定可行的打印策略。论文的基本内容包括:一、设计打印机主体框架,然后搭建出三维立体结构平台。打印主体配合挤出式系统进行材料的逐层累积,完成三维结构的制造,控制系统的架构设计以及分层逻辑处理保证了打印数据的实时传送,从而实现了整体设备的指令可靠发送,数据反馈,为后续实验奠定基础。二、在多孔支架的制造工艺方面,首先介绍其打印原理,然后结合材料现状选择了以PF127为牺牲材料,Gel MA/Nanoclay为基体材料的生物墨水。通过理论分析,到参数设置、工艺研究,进行一系列的系统分析,阐述打印的全过程最后进行机械性能的测试,来探究流速、浓度等工艺参数对多孔支架的力学性能影响。三、在多孔组织结构的制造工艺方面,同样首先解释其打印基本原理,然后确定明胶为牺牲材料、Gel MA为基体材料作为最终的生物墨水,通过系统地分析其成型效果,以及各参数对可打印性、成形性能的影响,基于以上分析落地于复杂三维组织器官的多孔结构制造,并进行其机械性能的测试实验。四、研究了多孔支架+接种细胞、载细胞打印的生物兼容性验证。为了验证多孔结构的生物相容性,使用上述制造的支架进行接种细胞,以及载细胞打印进行了动态培养实验。通过活死、骨架等实验可以明显看到有了多孔特征的机构,细胞能够在结构体内进行类体内生长、伸展,这也促进组织功能化以及新生。
二、组织工程框架材料设计思路（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、组织工程框架材料设计思路（论文提纲范文）
（1）微纳米结构介导的不同物理信号对干细胞命运的调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 组织工程概述 |
| 1.1.1 组织工程的发展 |
| 1.1.2 组织工程三要素 |
| 1.2 干细胞扩增 |
| 1.2.1 干细胞的自我更新 |
| 1.2.2 干细胞的三维扩增 |
| 1.3 干细胞分化 |
| 1.3.1 可溶性生长因子对干细胞分化的调控 |
| 1.3.2 微纳米结构对干细胞分化的调控 |
| 1.3.3 物理信号对干细胞分化的调控 |
| 1.4 研究目的和内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 纳米微结构复合材料对干细胞扩增和表型维持性的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料与方法 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 材料制备 |
| 2.2.3 材料测试与表征 |
| 2.2.4 细胞培养 |
| 2.2.5 细胞贴壁与增殖检测 |
| 2.2.6 细胞表型维持性检测 |
| 2.2.7 数据统计分析 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 壳聚糖/氧化石墨烯复合微球的表征 |
| 2.3.2 HUMSCs在壳聚糖/氧化石墨烯复合微球上的培养 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 有序纳米阵列介导的结构信号对干细胞成骨分化的调控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料与方法 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 材料制备 |
| 3.2.3 材料表征 |
| 3.2.4 细胞培养 |
| 3.2.5 细胞贴壁与增殖检测 |
| 3.2.6 细胞成骨分化检测 |
| 3.2.7 数据统计分析 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 聚乳酸纳米柱阵列的表征 |
| 3.3.2 hADSCs在聚乳酸纳米柱阵列表面的铺展、活性和增殖 |
| 3.3.3 不同纳米柱直径对hADSCs成骨分化的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 光驱动表面等离激元纳米结构介导的电信号对干细胞神经分化的调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料与方法 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 CuS纳米结构的制备 |
| 4.2.3 CuS纳米结构的表征 |
| 4.2.4 细胞培养 |
| 4.2.5 hADSCs在CuS纳米结构表面的活性和铺展 |
| 4.2.6 hADSCs在CuS纳米结构表面的神经分化 |
| 4.2.7 数据统计分析 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 CuS纳米结构的结构和成分表征 |
| 4.3.2 hADSCs在CuS纳米结构衬底上的细胞活性 |
| 4.3.3 hADSCs在CuS纳米结构衬底上的粘附和铺展 |
| 4.3.4 hADSCs在CuS纳米结构上神经分化的q-PCR检测 |
| 4.3.5 hADSCs在CuS纳米结构上神经分化的免疫荧光染色 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 超声驱动压电纳米结构介导的电信号对干细胞神经分化的调控 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验材料与方法 |
| 5.2.1 实验材料 |
| 5.2.2 材料制备 |
| 5.2.3 材料表征 |
| 5.2.4 细胞培养 |
| 5.2.5 hADSCs在纳米纤维素水凝胶表面的活性、增殖和铺展 |
| 5.2.6 hADSCs在纳米纤维素水凝胶表面的神经分化 |
| 5.2.7 纳米纤维素水凝胶多层神经导管的构建 |
| 5.2.8 数据统计 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 纳米纤维素水凝胶的表征 |
| 5.3.2 hADSCs在纳米纤维素水凝胶上的粘附和铺展 |
| 5.3.3 hADSCs在纳米纤维素水凝胶上的活性和增殖 |
| 5.3.4 hADSCs在纳米纤维素水凝胶上的神经分化 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 未来需解决的问题 |
| 攻读博士期间取得的科研成果及参与的科研项目 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）面向人工皮肤的仿生三维多孔点阵支架结构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 皮肤组织工程国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 多孔材料及结构国内外研究现状 |
| 1.3.1 国内研究现状 |
| 1.3.2 国外研究现状 |
| 1.4 功能梯度国内外研究现状 |
| 1.4.1 国内研究现状 |
| 1.4.2 国外研究现状 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第二章 不同拓扑的微型周期性点阵结构研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单元胞体结构设计 |
| 2.2.1 单元胞体结构介绍 |
| 2.2.2 单元胞体设计 |
| 2.2.3 微型点阵结构设计 |
| 2.3 材料力学性能分析 |
| 2.4 微型三维多孔结构打印成型研究 |
| 2.4.1 3D打印技术介绍 |
| 2.4.2 微型多孔结构3D打印分析 |
| 2.4.3 DLP打印方法研究及打印结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于3D打印的内芯填充三维点阵结构吸能特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双层微型三维多孔点阵结构压缩性能分析 |
| 3.2.1 多孔点阵结构有限元模拟及压缩试验分析 |
| 3.2.2 多孔点阵结构压缩实验分析与研究 |
| 3.3 多孔点阵结构参数变化对其压缩性能影响的分析及研究 |
| 3.3.1 多孔点阵结构不同直径参数压缩性能分析 |
| 3.3.2 点阵3 不同倾斜角结构压缩性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于仿皮肤的多孔点阵结构吸能特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同拓扑结构的点阵结构压缩吸能特性研究 |
| 4.2.1 双层拓扑结构设计 |
| 4.3 仿皮肤多孔点阵结构压缩性能分析 |
| 4.3.1 皮肤纵切面结构分析 |
| 4.3.2 仿皮肤点阵结构设计及有限元分析 |
| 4.3.3 三层多孔点阵结构实验验证分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
（3）个性化多孔股骨组合式支架设计及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 骨的结构 |
| 1.2.1 骨组织结构 |
| 1.2.2 骨组织的力学性质 |
| 1.3 骨支架的制造技术研究现状 |
| 1.3.1 传统制造技术研究现状 |
| 1.3.2 增材制造技术研究现状 |
| 1.4 股骨大段骨缺损修复支架研究现状 |
| 1.4.1 人工骨修复支架设计研究现状 |
| 1.4.2 支架材料的研究现状 |
| 1.4.3 支架多孔结构设计研究现状 |
| 1.4.4 支架表面修饰研究现状 |
| 1.4.5 传统股骨缺损修复体存在的问题 |
| 1.5 论文的主要研究和总体框架 |
| 1.5.1 主要研究内容 |
| 1.5.2 论文总体框架 |
| 第二章 股骨大段骨缺损组合式支架的模块化设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 修复方式对周围骨组织应力分布的影响 |
| 2.2.1 骨组织的三维重建 |
| 2.2.2 骨重建理论 |
| 2.2.3 骨重建模拟计算 |
| 2.3 股骨组合式支架的模块化设计 |
| 2.3.1 模块化设计 |
| 2.3.2 人体骨组织结构及其修复材料 |
| 2.3.3 股骨组合式支架模块化划分 |
| 2.3.4 个性化股骨组合式支架模块化设计流程 |
| 2.3.5 模块化股骨组合式体支架的技术意义 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 孔隙功能梯度钛合金支架力学及细胞活性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 均质支架单元结构的力学性能 |
| 3.2.1 结构选取及参数化设计 |
| 3.2.2 结构力学性能仿真 |
| 3.2.3 支架的制造及力学性能测试 |
| 3.3 孔隙功能梯度支架的力学性能 |
| 3.3.1 支架的设计 |
| 3.3.2 支架的制造及力学性能测试 |
| 3.4 孔隙功能梯度支架的细胞活性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 钛合金支架几何结构对其力学及骨长入性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同支架结构的设计及制造 |
| 4.2.1 支架结构的选取及参数化设计 |
| 4.2.2 支架的制造及表征 |
| 4.3 不同支架结构的力学性能测试 |
| 4.4 不同支架结构骨长入性能评价 |
| 4.4.1 兔股骨远端骨缺损修复 |
| 4.4.2 Micro-CT评价 |
| 4.4.3 组织学评价 |
| 4.5 不同支架结构的CFD分析 |
| 4.5.1 控制方程 |
| 4.5.2 边界条件 |
| 4.5.3 支架结构流体特性 |
| 4.5.4 讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 钛合金支架表面飞秒激光改性对其骨长入性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 支架表面的飞秒激光改性 |
| 5.2.1 支架的制造及表面飞秒激光改性 |
| 5.2.2 支架表面微观结构评价 |
| 5.3 支架体外活性评价 |
| 5.3.1 支架表面接触角的测量 |
| 5.3.2 支架体外生物活性评价 |
| 5.4 支架体内骨长入性能评价 |
| 5.4.1 兔胫骨骨缺损修复 |
| 5.4.2 Micro-CT评价 |
| 5.4.3 组织学评价 |
| 5.4.4 讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 可降解硅酸钙生物陶瓷支架的力学及骨长入性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 生物陶瓷支架与钛合金支架骨长入性能分析 |
| 6.2.1 支架的制造与表征 |
| 6.2.2 支架体外细胞活性评价 |
| 6.2.3 兔颅骨骨缺损修复 |
| 6.2.4 体内骨长入性能评价 |
| 6.3 含锶硅酸钙生物陶瓷的制备及性能研究 |
| 6.3.1 生物陶瓷材料粉体的制备与支架打印 |
| 6.3.2 生物陶瓷材料体外生物活性评价 |
| 6.3.3 生物陶瓷材料体外降解性能评价 |
| 6.3.4 生物陶瓷材料的细胞活性评价 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 3D打印模块化组合式支架重建股骨肿瘤切除后骨缺损 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 病例分析 |
| 7.3 模块化股骨修复支架的一体化设计 |
| 7.3.1 股骨影像数据影像的采集及三维重建 |
| 7.3.2 模块化股骨缺损修复支架的设计 |
| 7.3.3 股骨修复支架固定方式的构建 |
| 7.4 支架固定方式对支架稳定性的影响分析 |
| 7.4.1 微动位移分析 |
| 7.4.2 应力分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 附录1 实验材料与设备 |
| 附录2 实验过程 |
| 参考文献 |
| 作者在读期间科研成果简介 |
| [A]已发表论文 |
| [B]参加的科研项目 |
| 致谢 |
（4）自组织构建有序仿骨纳米纤维素-壳聚糖-羟基磷灰石骨缺损修复支架（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 骨缺损修复 |
| 1.1.1 骨的结构和功能 |
| 1.1.2 骨缺损成因及治疗手段 |
| 1.1.3 组织工程与人工骨支架材料 |
| 1.1.4 骨缺损修复支架研究现状 |
| 1.2 生物质高分子及其在骨组织工程中的应用 |
| 1.2.1 纳米纤维素 |
| 1.2.2 壳聚糖 |
| 1.2.3 纳米纤维素与壳聚糖复合材料 |
| 1.3 自组织现象与仿骨有序结构的构建 |
| 1.3.1 自组织概念及其热力学解释 |
| 1.3.2 凝胶化体系的自组织 |
| 1.3.3 自组织现象在材料制备中的应用 |
| 1.4 论文的研究意义与主要内容 |
| 1.4.1 研究目的与意义 |
| 1.4.2 研究思路与内容 |
| 2 碱-脲溶剂体系高强度纳米纤维素-壳聚糖复合凝胶 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料与试剂 |
| 2.2.2 实验仪器与设备 |
| 2.2.3 自制壳聚糖原料 |
| 2.2.4 壳聚糖凝胶制备 |
| 2.2.5 壳聚糖-纤维素复合水凝胶制备 |
| 2.2.6 荧光标记壳聚糖与纳米纤维素 |
| 2.2.7 纳米纤维素粒径检测 |
| 2.2.8 纳米纤维素分散液透光率检测 |
| 2.2.9 荧光光谱检测 |
| 2.2.10 形貌观察 |
| 2.2.11 力学性能检测 |
| 2.2.12 能谱元素扫描分析 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 碱-脲体系壳聚糖水凝胶制备 |
| 2.3.2 碱-脲体系及冻-融处理对纳米纤维素的影响 |
| 2.3.3 壳聚糖-纳米纤维素复合水凝胶的制备 |
| 2.3.4 纳米纤维素加入形式与加入位点对凝胶性能的影响 |
| 2.3.5 元素分布与微观形貌分析 |
| 2.3.6 壳聚糖-纳米纤维素复合水凝胶的力学性能 |
| 2.4 本章小节 |
| 3 纳米纤维素-壳聚糖自组织形成有序仿骨结构研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料与试剂 |
| 3.2.2 实验仪器与设备 |
| 3.2.3 自制壳聚糖原料 |
| 3.2.4 水凝胶的制备 |
| 3.2.5 力学性能测试 |
| 3.2.6 微观形貌观察 |
| 3.2.7 X射线衍射测试 |
| 3.2.8 流变学测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 自组织产生有序孔道结构研究 |
| 3.3.2 壳聚糖-纳米纤维素酸性体系凝胶力学性能 |
| 3.3.3 结晶性分析 |
| 3.3.4 拓扑结构分析 |
| 3.3.5 酸/碱体系流变行为差异研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 羟基磷灰石与有序仿骨天然高分子支架的复合 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料与试剂 |
| 4.2.2 实验仪器与设备 |
| 4.2.3 壳聚糖凝胶共混掺杂羟基磷灰石 |
| 4.2.4 壳聚糖凝胶原位矿化羟基磷灰石 |
| 4.2.5 微观形貌观察 |
| 4.2.6 晶型与结构分析 |
| 4.2.7 热重分析 |
| 4.2.8 能谱元素分析 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 共混法壳聚糖-羟基磷灰石复合材料的制备 |
| 4.3.2 高添加量时共混法壳聚糖-羟基磷灰石复合材料性能研究 |
| 4.3.3 共混法壳聚糖-羟基磷灰石复合材料无机物分布 |
| 4.3.4 两步原位矿化法壳聚糖-羟基磷灰石复合材料 |
| 4.3.5 一步原位矿化法壳聚糖-羟基磷灰石复合材料 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结构性框架与有序仿骨结构的三维设计与界面融合 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验原料与试剂 |
| 5.2.2 实验仪器与设备 |
| 5.2.3 自制壳聚糖原料 |
| 5.2.4 酸系凝胶与碱系凝胶的层状结合 |
| 5.2.5 酸系凝胶与碱系凝胶的环状结合 |
| 5.2.6 形貌观察 |
| 5.2.7 力学性能检测 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 层状酸系-碱系凝胶结合 |
| 5.3.2 环状酸系-碱系凝胶结合 |
| 5.3.3 酸-碱体系结合凝胶的力学性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论及进一步研究建议 |
| 6.1 论文主要结论 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 进一步研究建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（5）纤维素纳米纤维修饰的海藻酸钠-明胶生物墨水用于韧带-骨界面细胞成分的生物3D打印（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 中英文缩略词表 |
| 第1章 综述 |
| 1.1 韧带-骨界面结构与功能 |
| 1.2 韧带-骨界面的组织工程学研究进展 |
| 1.3 应用于骨骼肌肉运动系统组织工程学的主流生物打印技术 |
| 1.4 生物墨水及细胞来源 |
| 1.5 韧带-骨界面组织的生物打印潜力 |
| 1.6 韧带-骨界面结构生物打印的临床转化 |
| 1.7 小结与展望 |
| 第2章 微挤出式生物打印机的原理论证和设计建造 |
| 2.1 理论设计与材料 |
| 2.1.1 微挤出式生物打印机的基本原理分析 |
| 2.1.2 材料 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 微挤出式生物打印机Bioprinter-1(BP-1)的设计和组装 |
| 2.2.2 生物打印软件控制流程 |
| 2.3 结果 |
| 2.3.1 生物打印机的构建 |
| 2.3.2 CAD模型的建立 |
| 2.3.3 模型的切片 |
| 2.3.4 使用明胶-海藻酸钠基准生物墨水的打印测试 |
| 2.3.5 打印结构的后处理 |
| 2.4 讨论与小结 |
| 第3章 明胶-海藻酸钠-纤维素纳米纤维生物墨水的配制、表征和可打印性验证 |
| 3.1 实验仪器与材料 |
| 3.1.1 实验仪器 |
| 3.1.2 主要试剂 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 生物墨水的配制 |
| 3.2.2 流变学表征 |
| 3.2.3 生物打印参数的优化 |
| 3.2.4 打印效果评价 |
| 3.2.5 复杂定制结构的打印验证 |
| 3.2.6 生物墨水中纳米纤维结构的表征 |
| 3.3 实验结果 |
| 3.3.1 生物墨水的配制 |
| 3.3.2 成胶温度的测定 |
| 3.3.3 流变学测定 |
| 3.3.4 微丝形成效果及打印温度测定 |
| 3.3.5 可打印性评价 |
| 3.3.6 三维成型效果 |
| 3.3.7 复杂三维形态成型效果 |
| 3.3.8 生物墨水中纳米纤维结构的表征 |
| 3.4 讨论与小结 |
| 第4章 韧带-骨界面结构主要细胞成分的生物打印和生物活性、生物功能性验证 |
| 4.1 实验仪器与材料 |
| 4.1.1 实验仪器 |
| 4.1.2 主要试剂 |
| 4.1.3 细胞来源 |
| 4.1.4 实验动物 |
| 4.1.5 主要溶液的配制 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 兔纤维软骨细胞的分离,提取和体外扩增 |
| 4.2.2 细胞成分与生物墨水的混合制备 |
| 4.2.3 生物打印参数的制定 |
| 4.2.4 打印后处理及孵化培育 |
| 4.2.5 生物打印结构的表征 |
| 4.2.6 打印结构的细胞活性检测 |
| 4.2.7 细胞代谢活性检测 |
| 4.2.8 组织学染色及免疫组化检测 |
| 4.3 实验结果 |
| 4.3.1 纤维软骨细胞形态学观察 |
| 4.3.2 打印样品的细胞活性和代谢能力检测 |
| 4.3.3 生物打印样品的组织学及免疫组化检测 |
| 4.3.4 生物打印结构的表征 |
| 4.4 讨论与小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）生物相容性材料的3D打印应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 生物相容性材料概述 |
| 1.2 生物相容性材料种类 |
| 1.2.1 合成聚合物 |
| 1.2.2 水凝胶 |
| 1.2.3 其他材料 |
| 1.3 生物相容性材料的3D打印应用 |
| 1.4 本论文的提出与研究意义 |
| 参考文献 |
| 第二章 生物可降解组织工程尿道支架的3D打印制备研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 材料与试剂 |
| 2.2.2 溶剂共混法制备复合材料 |
| 2.2.3 医学影像数据处理与模板建模 |
| 2.2.4 模板的3D打印与支架的制备 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 材料筛选与改性 |
| 2.3.2 生物相容性与体外降解 |
| 2.3.3 基于医学影像数据的尿道组织工程支架 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 适用于水凝胶的可见光引发剂研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料与试剂 |
| 3.2.2 敏化型光引发剂体系的制备 |
| 3.2.3 增溶型光引发剂体系的制备 |
| 3.2.4 光固化活性评估 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 染料/三乙醇胺敏化HHMPP体系 |
| 3.3.2 增溶型光引发剂体系 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 生物相容性水凝胶的3D打印研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料与试剂 |
| 4.2.2 PHEMA水凝胶的制备 |
| 4.2.3 PHEA水凝胶的制备 |
| 4.2.4 水凝胶的3D打印 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 水凝胶体系光固化效率 |
| 4.3.2 PHEMA水凝胶的力学性能与细胞毒性研究 |
| 4.3.3 PHEA水凝胶的研究及其3D打印 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 全文总结 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表或投递的学术成果 |
（7）纳米黏土增强流变性能的GelMA生物水凝胶墨水3D打印研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 组织工程技术 |
| 1.1.1 组织工程概述 |
| 1.1.2 组织工程基本要素 |
| 1.1.3 生物材料概述及组织工程支架制造方法 |
| 1.2 3D打印技术在组织工程中的发展 |
| 1.2.1 3D打印技术的分类 |
| 1.2.2 3D打印技术在组织工程中的应用 |
| 1.2.3 3D打印材料性能要求 |
| 1.3 GelMA水凝胶3D打印概况 |
| 1.3.1 GelMA水凝胶介绍 |
| 1.3.2 GelMA合成工艺 |
| 1.3.3 GelMA水凝胶3D打印研究现状 |
| 1.4 课题主要研究内容 |
| 第2章 GelMA/纳米黏土水凝胶可打印性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流变性能与可打印性关联探究 |
| 2.3 实验仪器及实验方法简介 |
| 2.4 纳米黏土水凝胶性能研究 |
| 2.4.1 纳米黏土水凝胶介绍 |
| 2.4.2 纳米黏土水凝胶流变性能研究 |
| 2.5 GelMA/纳米黏土水凝胶制备 |
| 2.6 GelMA/纳米黏土水凝胶流变性能研究 |
| 2.6.1 粘度-剪切速率研究 |
| 2.6.2 剪切应力-剪切速率研究 |
| 2.6.3 储能模量、耗能模量研究 |
| 2.6.4 恢复性能研究 |
| 2.7 GelMA/纳米黏土水凝胶可打印性验证 |
| 2.7.1 验证实验设计 |
| 2.7.2 验证实验结果 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 GelMA/纳米黏土水凝胶3D打印平台搭建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 GelMA/纳米黏土水凝胶3D打印平台系统架构 |
| 3.3 三维运动平台设计 |
| 3.4 水凝胶供给系统设计 |
| 3.4.1 供给方案设计 |
| 3.4.2 供给系统结构设计 |
| 3.5 控制系统设计 |
| 3.5.1 三维运动控制系统设计 |
| 3.5.2 水凝胶供给控制系统设计 |
| 3.5.3 温度控制系统设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 GelMA/纳米黏土水凝胶打印工艺研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 水凝胶打印工艺过程总结 |
| 4.3 工艺过程分析与研究路线制定 |
| 4.4 GelMA/纳米黏土水凝胶打印工艺设计与研究 |
| 4.4.1 挤出阶段研究 |
| 4.4.2 沉积阶段研究 |
| 4.4.3 融合阶段研究 |
| 4.5 GelMA/纳米黏土水凝胶复杂结构打印 |
| 4.5.1 拉伸结构打印 |
| 4.5.2 多层网格打印 |
| 4.5.3 耳朵结构打印 |
| 4.5.4 Y型血管打印 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 GelMA/纳米黏土水凝胶性能表征实验及结果分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 GelMA/纳米黏土水凝胶性能表征实验 |
| 5.2.1 力学性能表征实验流程 |
| 5.2.2 溶胀性能表征实验流程 |
| 5.2.3 降解性能表征实验流程 |
| 5.2.4 生物相容性表征实验流程 |
| 5.3 GelMA/纳米黏土水凝胶性能表征结果分析 |
| 5.3.1 力学性能表征结果分析 |
| 5.3.2 溶胀性能表征结果分析 |
| 5.3.3 降解性能表征结果分析 |
| 5.3.4 生物相容性表征结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间科研成果 |
（8）3D打印弹性仿生支架及其在组织工程中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 组织工程概述 |
| 1.2 3D打印技术概述 |
| 1.2.1 3D打印在精准医疗中的个性化定制 |
| 1.2.2 3D打印的原理及优缺点 |
| 1.3 3D打印技术在组织工程血管化的应用 |
| 1.3.1 组织工程血管化的意义和挑战 |
| 1.3.2 3D打印仿生血管网络 |
| 1.3.3 小结 |
| 1.4 热固性PGS生物弹性体的研究现状 |
| 1.4.1 生物弹性体材料 |
| 1.4.2 PGS弹性体的概述 |
| 1.4.3 PGS弹性体的加工方法及组织工程应用 |
| 1.4.4 PGS改性及衍生物的加工与应用 |
| 1.4.5 小结 |
| 1.5 本课题的研究意义以及研究内容 |
| 1.5.1 本课题的研究意义 |
| 1.5.2 本课题的主要研究内容 |
| 1.5.3 本课题的创新点 |
| 参考文献 |
| 第二章 3D打印构建仿生血管网络支架及其组织工程应用 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验材料和方法 |
| 2.2.1 实验材料和试剂 |
| 2.2.2 实验仪器和设备 |
| 2.2.3 焦糖化墨水的可打印性能评价 |
| 2.2.4 FDM熔融打印可牺牲蔗糖模板及其参数控制 |
| 2.2.5 仿生血管网支架的制备与形态表征 |
| 2.2.6 弹性PHMs的制备与表征 |
| 2.2.7 PHMs的力学性能测试 |
| 2.2.8 具有内嵌式PHMs复合支架的制备及表征 |
| 2.2.9 内嵌PHMs水凝胶复合支架的心肌细胞3D培养及评价。 |
| 2.2.10 PHMs大鼠皮下植入及评价 |
| 2.2.11 PHMs大鼠心外膜植入及评价 |
| 2.2.12 PHMs心肌补片对心肌梗塞的治疗和评价 |
| 2.2.13 统计学分析 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 焦糖化墨水的3D打印性能评价 |
| 2.3.2 3 D打印焦糖化模板 |
| 2.3.3 PCL-PHMs的形态调控与分析 |
| 2.3.4 3 D打印结构和力学双效仿生血管支架 |
| 2.3.5 PHMs的力学性能 |
| 2.3.6 基于PHMs的复合组织工程支架 |
| 2.3.7 PHMs对心肌细胞3D培养的评价 |
| 2.3.8 PHMs皮下植入对组织新生和血管新生的影响 |
| 2.3.9 PHMs心外膜移植对组织新生和血管新生的影响 |
| 2.3.10 PHMs心肌补片治疗心肌梗塞 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 热固性材料3D打印的通用策略及其心肌组织工程应用 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验材料和方法 |
| 3.2.1 实验材料和试剂 |
| 3.2.2 实验仪器和设备 |
| 3.2.3 PGS/盐颗粒打印墨水的制备 |
| 3.2.4 PGS的打印与参数研究 |
| 3.2.5 PGS/复合墨水打印性能的表征与评价 |
| 3.2.6 3 D打印PGS多孔弹性体的表征 |
| 3.2.7 3 D打印PGS组织工程支架的生物降解性测试 |
| 3.2.8 3 D打印PGS心肌补片及其心肌梗塞治疗评价 |
| 3.2.9 3 D打印热固性聚氨酯、环氧树脂 |
| 3.2.10 统计学分析 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 PGS弹性体的3D打印的设计思路 |
| 3.3.2 PGS/NaCl复合墨水的性能评价及优化 |
| 3.3.3 3 D打印PGS多级结构和力学性能 |
| 3.3.4 3 D打印PGS支架的生物降解性和生物相容性 |
| 3.3.5 3 D打印PGS心脏补片及其在治疗心肌梗塞的初步应用 |
| 3.3.6 3 D打印热固性聚氨酯和热固性环氧树脂 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 4轴3D打印类纤维编织管状支架及其气管软骨的组织工程应用 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验材料和方法 |
| 4.2.1 实验材料和试剂 |
| 4.2.2 实验仪器和设备 |
| 4.2.3 4 轴3D打印PCL管状支架 |
| 4.2.4 4 轴3D打印水凝胶管状支架 |
| 4.2.5 4 轴3D打印热固性PGS生物弹簧 |
| 4.2.6 PGS/明胶双层杂化支架的制备 |
| 4.2.7 管状支架表征和测试 |
| 4.2.8 PGS/明胶杂化支架的体外软骨细胞实验 |
| 4.2.9 管状气管软骨的裸鼠皮下再生 |
| 4.2.10 统计学分析 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 4 轴打印不同宏观结构的管状支架 |
| 4.3.2 管状支架的微观形貌与力学性能控制 |
| 4.3.3 4 轴打印水凝胶管状支架和PGS生物弹簧 |
| 4.3.4 PGS/明胶双层杂化支架 |
| 4.3.5 PGS/明胶双层杂化支架对软骨细胞体外相容性评价 |
| 4.3.6 PGS/明胶双层杂化支架体外制备管状软骨 |
| 4.3.7 裸鼠体内的管状软骨再生 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 结论与展望 |
| 攻读博士期间科研成果及获奖情况 |
| 致谢 |
（9）具有板障静脉特征的血管支架设计与制备方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 血管设计方法研究现状 |
| 1.2.2 血管支架成型工艺研究现状 |
| 1.2.3 细胞实验研究现状 |
| 1.2.4 生物3D打印技术发展现状 |
| 1.3 存在问题 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 颅骨板障静脉结构特征研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 颅骨样本显微CT信息获取 |
| 2.3 板障静脉分离 |
| 2.3.1 颅骨板障微孔去除 |
| 2.3.2 板障静脉分离 |
| 2.3.3 大静脉分离 |
| 2.4 板障静脉形态分析 |
| 2.5 板障静脉形态特征提取 |
| 2.5.1 蜘蛛型板障静脉特征提取 |
| 2.5.2 藤蔓型板障静脉特征提取 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 具有板障静脉特征的血管支架设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 网络嵌套结构血管支架设计方法 |
| 3.2.1 马赛克结构参数定义 |
| 3.2.2 中心线模型参数定义 |
| 3.2.3 曲面扫掠参数定义 |
| 3.2.4 设计实例 |
| 3.2.5 网络嵌套结构血管支架分析 |
| 3.3 二分叉结构血管支架设计方法 |
| 3.3.1 中心线模型参数定义 |
| 3.3.2 血管路径模型参数定义 |
| 3.3.3 血管锥度模型参数定义 |
| 3.3.4 设计实例 |
| 3.3.5 二分叉结构血管支架分析 |
| 3.4 血管支架流固耦合特性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 双喷头生物3D打印机研制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 生物3D打印机总体设计 |
| 4.3 挤出装置设计 |
| 4.3.1 高温挤出装置 |
| 4.3.2 常温挤出装置 |
| 4.4 打印案例 |
| 4.5 挤出成型分析讨论 |
| 4.5.1 材料粘弹性分析 |
| 4.5.2 挤出稳定性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 血管支架制备工艺研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 网络嵌套结构血管支架制备工艺研究 |
| 5.2.1 基质材料制备工艺 |
| 5.2.2 血管芯轴制备工艺 |
| 5.2.3 血管支架成型工艺 |
| 5.2.4 血管支架表面改性 |
| 5.3 二分叉结构血管支架制备工艺研究 |
| 5.3.1 血管支架模具设计与制备 |
| 5.3.2 血管支架基质材料制备 |
| 5.3.3 血管支架成型工艺 |
| 5.3.4 血管支架涂层制备 |
| 5.4 血管支架保持性分析 |
| 5.4.1 网络嵌套结构血管支架保持性分析 |
| 5.4.2 二分叉结构血管支架保持性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 细胞培养实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 细胞静态培养实验研究 |
| 6.2.1 细胞静态培养实验 |
| 6.2.2 CCK-8 细胞存活率检测 |
| 6.2.3 细胞形貌分析 |
| 6.3 细胞体外动态灌流培养实验研究 |
| 6.3.1 实验装置 |
| 6.3.2 动态灌流预实验 |
| 6.3.3 动态灌流仿真分析 |
| 6.3.4 动态灌流实验 |
| 6.3.5 实验结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）基于共打印策略的水凝胶多孔结构制造研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文背景 |
| 1.1.1 生物打印概念 |
| 1.1.2 生物打印要求及难点 |
| 1.2 生物墨水及多孔结构打印研究现状 |
| 1.2.1 生物墨水现状 |
| 1.2.2 多孔结构制造现状 |
| 1.3 研究内容及论文框架 |
| 1.3.1 课题的提出及意义 |
| 1.3.2 论文的主要研究内容 |
| 1.3.3 论文框架 |
| 2 核心装置的搭建 |
| 2.1 打印机主体框架设计 |
| 2.2 打印机三轴联动系统 |
| 2.2.1 机械部分 |
| 2.2.2 控制部分 |
| 2.3 材料挤出系统 |
| 2.3.1 机械部分 |
| 2.3.2 控制部分 |
| 2.4 辅助装置的设计 |
| 3 基于PF127/Gel MA-Nanoclay的多孔支架打印研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 核心原理 |
| 3.3 材料的选择 |
| 3.3.1 基体材料的选择 |
| 3.3.2 牺牲材料的选择 |
| 3.4 辅助装置的设计 |
| 3.4.1 温控系统的设计 |
| 3.4.2 同轴喷头的设计 |
| 3.5 打印材料成型效果的探究 |
| 3.5.1 Gel MA/Nanoclay的浓度探究 |
| 3.5.2 PF127 的浓度探究 |
| 3.6 打印工艺的研究 |
| 3.6.1 同轴喷头挤出模型 |
| 3.6.2 同轴喷头剪切力模型 |
| 3.6.3 凝胶纤维的制造方法 |
| 3.6.4 多孔生物水凝胶支架的打印 |
| 3.6.5 支架力学性能研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 基于明胶/Gel MA的多孔组织打印研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 核心原理 |
| 4.3 材料的选择 |
| 4.4 辅助装置的设计 |
| 4.4.1 多出口一体化喷头的设计 |
| 4.5 打印工艺探究 |
| 4.5.1 Gel MA流速影响 |
| 4.5.2 明胶流速影响 |
| 4.6 多孔生物组织的打印研究 |
| 4.7 工艺对机械性能的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 多孔结构的生物性能研究 |
| 5.1 多孔支架生物性能研究 |
| 5.1.1 细胞实验耗材及仪器 |
| 5.1.2 细胞表征相关实验 |
| 5.2 载细胞多孔结构生物性能研究 |
| 5.2.1 细胞实验耗材及仪器 |
| 5.2.2 细胞表征相关实验 |
| 5.3 生物相容性结果 |
| 5.3.1 细胞在多孔支架上的存活影响 |
| 5.3.2 细胞在多孔组织上的存活影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
四、组织工程框架材料设计思路（论文参考文献）
- [1]微纳米结构介导的不同物理信号对干细胞命运的调控研究[D]. 张珊. 山东大学, 2021(11)
- [2]面向人工皮肤的仿生三维多孔点阵支架结构研究[D]. 张建安. 江南大学, 2021(01)
- [3]个性化多孔股骨组合式支架设计及性能研究[D]. 刘林林. 四川大学, 2021
- [4]自组织构建有序仿骨纳米纤维素-壳聚糖-羟基磷灰石骨缺损修复支架[D]. 梁建涛. 陕西科技大学, 2021(09)
- [5]纤维素纳米纤维修饰的海藻酸钠-明胶生物墨水用于韧带-骨界面细胞成分的生物3D打印[D]. 雒文彬. 吉林大学, 2020(01)
- [6]生物相容性材料的3D打印应用研究[D]. 徐伊凡. 上海交通大学, 2020(01)
- [7]纳米黏土增强流变性能的GelMA生物水凝胶墨水3D打印研究[D]. 牛雪峰. 浙江大学, 2020(06)
- [8]3D打印弹性仿生支架及其在组织工程中的应用[D]. 雷东. 东华大学, 2020(01)
- [9]具有板障静脉特征的血管支架设计与制备方法研究[D]. 亓剑. 天津大学, 2019(01)
- [10]基于共打印策略的水凝胶多孔结构制造研究[D]. 陈路路. 浙江大学, 2020(02)