3D生物打印制备组织工程支架的研究进展

为进一步推动3D生物打印技术在组织工程支架领域的应用,从当前3D生物打印方法的优劣及相关材料的固化成形机制出发,详细综述了国内外3D生物打印制备组织工程支架的研究进展。针对3D生物打印技术,主要介绍了喷墨、挤出、激光辅助和立体光刻等技术的原理、过程和优缺点;针对3D生物打印材料,主要介绍了聚合物和生物陶瓷等材料的特性、固化成形机制和适应范围;针对3D生物打印应用,主要介绍了3D生物打印在血管、骨、耳、心脏等功能性组织构建中的最新研究进展,指出生物墨水的开发及临床应用是其未来的发展方向。为进一步推动组织工程用3D生物打印技术的发展提供理论与实践参考。

蚕丝蛋白/明胶复合水凝胶的结构与生物相容性

针对蚕丝蛋白水凝胶不易快速凝胶成型的问题,将明胶蛋白水溶液与蚕丝蛋白以一定质量比复合,通过挤出式3D打印设备制备得到蚕丝蛋白/明胶复合水凝胶,并对复合水凝胶的流变性能、微观结构和生物相容性进行分析。结果表明:明胶的添加提高了复合水凝胶的黏度和储能模量,有利于3D打印过程中蚕丝蛋白的快速凝胶成型;明胶的添加未对蚕丝蛋白的二级结构产生影响,通过3D打印法可制备具有微周期格栅状蚕丝蛋白/明胶复合水凝胶支架,该支架具有三维多孔结构;当蚕丝蛋白与明胶质量比为50∶50时,复合水凝胶支架的断裂强度达3.43 MPa,是纯蚕丝蛋白的3.9倍;培养7 d后,MC3T3-E1细胞可在复合水凝胶支架上生长、增殖和分化。

还原氧化石墨烯增强聚乳酸纳米纤维膜的制备及其性能

针对静电纺聚乳酸(PLA)纳米纤维膜力学强度不高的问题,将一定质量的还原氧化石墨烯(rGO)分散于PLA和二甲基甲酰胺(DMF)纺丝溶液中,通过静电纺丝法制备PLA/rGO复合纳米纤维膜。对纺丝液的流变性能以及复合纳米纤维膜的形貌结构、微观结构和力学性能进行分析,采用四唑盐比色法对复合纳米纤维膜的细胞相容性进行表征。结果表明:rGO成功地复合至PLA纳米纤维中,且以不规则球状形式分布于PLA纳米纤维膜中;rGO的复合显著提升了PLA纳米纤维膜的力学强度,当rGO质量分数为0.6%时,复合纳米纤维膜的断裂强度达2.02 MPa,是纯PLA纳米纤维膜2.3倍;培养1、3和7 d后,小鼠胚胎成骨细胞可在复合纳米纤维膜上生长和增殖,表明PLA/rGO复合纳米纤维膜具有较好的细胞相容性。

三维多孔生物可降解聚合物人工食管支架的结构与力学性能

为满足人工食管支架对材料结构与力学性能的要求,以聚乳酸(PLA)和聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为原材料、圆柱形聚四氟乙烯为模板、氯化钠为致孔剂,制备了三维多孔生物可降解聚合物人工食管支架,并对食管支架的形貌、微观结构及其力学性能进行表征。结果表明:制备的PLA和PLGA人工食管支架具有三维多孔结构,经乙醇处理后,食管支架的长度、管径和孔隙率均有一定程度的降低。PLA和PLGA三维多孔食管支架的微观结构为无定型结构,乙醇处理在一定程度上提升了2种食管支架的结晶度。PLA和PLGA食管支架的断裂强度和缝合强力分别为(2.68±0.46)MPa、(3.68±0.98)N和(1.53±0.21)MPa、(2.21±0.65)N,乙醇处理后,2种食管支架的拉伸强度和缝合强力均有一定程度提升。2种食管支架的缝合强力均超过了食管支架移植时支架所能承受的缝合强力。

麦秸秆制备石墨烯改性刹车片的工艺及性能研究

该文针对中国麦秸秆随意焚烧带来的环境污染问题,提高麦秸秆的综合利用,采用麦秸秆为原料,通过还原法对麦秸秆进行处理获得了石墨烯粉末,并将石墨烯粉末与棉纤维混合,热压烧结至刹车片基体中。利用扫描电子显微镜观察石墨烯粉末的形貌,利用拉曼和红外光谱、热重分析对石墨烯的物相结构和热稳定性进行分析,比较石墨烯刹车片和基体的各项力学性能,并通过摩擦试验机研究其抗磨减摩性能。结果表明:以麦秸秆制备的石墨烯粉末呈片状,最小粉末形态为0.2μm×1μm,在氧化还原过程中,石墨烯出现了一系列的含氧官能团,还原不够彻底,且热稳定性下降;以石墨烯作为添加剂的刹车片弯曲强度和抗冲击强度分别比基体提高了120%和117%,热膨胀率为基体的63%,高温下的压缩应变率降低了50%;宽温度范围(100～350℃)的摩擦系数较传统刹车片下降约20%～30%,磨损率低于0.1×10^(-4)mm^3/(N·m)。