研讨超临界超临界流体制备组织工程细胞支架工艺基础

论文导读：统中聚合物不同的物理性质、组分间不同的扩散系数造成了两种支架截面孔结构的不同。关键词：超临界流体论文细胞支架论文超临界CO_2发泡论文超临界反溶剂工艺论文相平衡论文质量传递论文本论文由www.7ctime.com,需要可从关系人员哦。
摘要：细胞支架的制备工艺是组织工程学探讨的核心内容。传统细胞支架的制备工艺虽然各有其优势,但有着着有机溶剂残留、制备周期长和孔隙率低等问题。近年来,将超临界流体(简称SCF)技术引入组织工程细胞支架的制备历程已引起探讨者广泛关注。使用现有的超临界C02(简称ScCO2)发泡工艺制备细胞支架,虽然没有有机溶剂的残留,但其孔隙率较低、难从制约孔尺寸的范围；使用ScCO2与其他工艺结合制备细胞支架,增多了原工艺的复杂性,使得制备周期延长；使用超临界反溶剂(简称SAS)工艺制备细胞支架,既没有有机溶剂的残留,又可从通过转变工艺参数来制约支架的孔径范围,具有广阔的运用前景。目前对SAS工艺的探讨仅停留在实验阶段,主要研究相关工艺参数对支架性能的影响,缺乏深入体系的论述探讨。本文首先对现有的ScCO2发泡工艺进行改善,采取多次升温和泄压的办法,从典型的无定型类聚合物—PMMA为模型材料,制备了PMMA多孔支架,考察了主要工艺参数对多孔支架性能的影响,并与现有的ScCO2发泡工艺制备的支架进行了对比。结果表明,与现有ScCO2发泡技术制备的PMMA细胞支架相比,在相同温度、压力、泄压时间、不同保压时间的条件下,改善工艺制备的PMMA细胞支架具有孔径范围大、孔隙率高、孔与孔之间连通性好的特征。使用SAS工艺,从PCL、PLLA为模型材料,进行了SAS工艺制备细胞支架的实验探讨,确定了聚合物浓度、CO2压力和温度对支架形态、孔径分布的影响规律,得出了实验范围内制备上面陈述的材料支架的最佳工艺；为了提升单体PLLA支架的孔隙率与抗压强度,分别从PEG和β-TCP为添加剂,在制备单体PLLA细胞支架的基础上,成功制备了PLLA/PEG和PLLA/β-TCP复合材料支架。结果显示,加入PEG后,可从提升支架的孔隙率,最高可达92%；加入β-TCP后,可从提升支架的抗压强度,最高可达1.76MPa。从Flory-Huggins论述为基础,对SAS工艺的热力学行为进行了探讨,建立了适合SAS工艺历程的相平衡热力学模型。使用模型中双节线、旋节线和临界点的计算办法,得到了三元系统相图,分别分析了ScCO2/AC/PCL和ScCO2/CH2C12/PLLA三元系统在制备多孔支架历程中的相行为。结果表明,两种三元系统均在临界点的上方按成核生长机理发生液—液相分离,可制备出具有多孔结构特点的聚合物。随着CO2压力的增多,相互意义参数χ12、χ13均减小,χ23保持不变；随着温度的升高,相互意义参数χ12χ13均增大,X23变化的走势很小；分相点的计算结果表明,随着压力的增多,非溶剂进入聚合物溶液中的量逐渐增大,而随着温度的升高,非溶剂进入聚合物溶液中的量逐渐减小,两种系统计算结果一致。基于Reuvers模型,建立了适合SAS工艺历程的传质动力学模型,分别针对ScCO2/AC/PCL和ScCO2/CH2C12/PLLA三元系统给出了相关参数的求取办法,模拟了传质历程,得到了三元相图中的传质路径,描述了不同工艺参数对多孔结构的影响走势。结果表明：两种三元系统在不同工艺条件下各组分体积分数的变化走势相似,组分间扩散系数随着CO2压力的增多而减小,随着温度的升高而增大：随着聚合物浓度的增多、CO2压力的减小和温度的升高,传质路径逐渐变短,相分离速度逐渐加速,支架的平均孔径呈逐渐减小的走势。支架平均孔径的最终变化走势受相平衡热力学和传质动力学两方面因素的影响；两种三元系统中聚合物不同的物理性质、组分间不同的扩散系数造成了两种支架截面孔结构的不同。关键词：超临界流体论文细胞支架论文超临界CO_2发泡论文超临界反溶剂工艺论文相平衡论文质量传递论文
本论文由www.7ctime.com,需要可从关系人员哦。摘要4-6
Abstract6-11
引言11-13
1 文献综述13-26

1.1 细胞支架及运用13-14

1.2 制备细胞支架的传统办法14-16

1.3 制备细胞支架的超临界流体技术16-18

1.3.1 超临界流体16-17

1.3.2 制备细胞支架的超临界流体历程17-18

1.4 ScCO_2发泡工艺技术及相关历程18-19

1.5论文导读：

SAS工艺基础探讨19-25

1.5.1 相平衡热力学探讨20-22

1.5.2 传质动力学探讨22-25

1.6 本章小结25-26

2 改善ScCO_2发泡工艺制备无定型类聚合物细胞支架26-39

2.1 实验原理及装置26-28

2.2 实验材料28

2.3 PMMA细胞支架的制备28-34

2.3.1 实验步骤28-29

2.3.2 实验参数的确定29-32

2.3.3 支架形态的测试与表征32-34

2.4 结果与讨论34-38

2.4.1 支架的形态结构34-35

2.4.2 孔径分析35-36

2.4.3 孔隙率测定36-37

2.4.4 力学性能检测37-38

2.5 本章小结38-39

3 SAS工艺制备结晶类聚合物细胞支架39-61

3.1 SAS工艺原理和实验流程39-40

3.

1.1 工艺原理39

3.

1.2 实验装置及流程39-40

3.2 PCL细胞支架的制备40-45
3.

2.1 PCL材料特性极为运用40-41

3.

2.2 PCL细胞支架的制备41-42

3.

2.3 实验结果与讨论42-45

3.3 PLLA细胞支架的制备45-53

3.1 PLLA材料特性极为运用45-46

3.2 PLLA细胞支架的制备46

3.3 实验结果与讨论46-53

3.4 PLLA复合细胞支架的制备53-59

3.4.1 PLLA/PEG复合细胞支架的制备53-56

3.4.2 PLLA/β-TCP复合细胞支架的制备56-59

3.5 本章小结59-61

4 SAS工艺制备多孔结构的相平衡热力学探讨61-93

4.1 三元系统相平衡热力学计算模型61-72

4.

1.1 模型参数61-66

4.

1.2 三元系统二元相互意义参数66-69

4.

1.3 CO_2的Hansen溶解度参数69-72

4.2 ScCO_2/溶剂/聚合物三元系统相图72-91
4.

2.1 ScCO_2/AC/PCL三元系统72-82

4.

2.2 ScCO_2/CH_2Cl_2/PLLA三元系统82-91

4.3 本章小结91-93
5 SAS工艺制备多孔结构的传质动力学探讨93-112

5.1 SAS工艺历程传质动力学模型93-98

5.

1.1 模型的建立93-97

5.

1.2 定解条件97-98

5.

1.3 求解办法98

5.2 ScCO_2/溶剂/聚合物三元系统传质历程分析98-110
5.

2.1 ScCO_2/AC/PCL三元系统98-105

5.

2.2 ScCO_2/CH_2Cl_2/PLLA三元系统105-110

5.3 本章小结110-112
6 论文工作总结与展望112-115

6.1 论文工作总结112-114

6.2 今后工作展望114-115

创新点摘要115-116
参考文献116-124
攻读博士学位期间发表学术论文状况124-125
致谢125-126
作者介绍126-127