面向神经修复的微孔阵列支架多材料打印研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张晖 |
| 答辩日期 | 2021-05-21 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 郑雄飞 |
| 关键词 | 生物 3D 打印 神经支架 微孔阵列 胶原 GelMA |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 其他题名 | Multi-material printing of microporous array scaffolds for nerve repair |
| 英文摘要 | 周围神经系统负责中枢神经与肌肉腺体之间的信息传递，是人体神经系统重要的部分。各种事故和医疗损伤等导致的周围神经损伤已经成为了临床上常见的病症之一。周围神经的严重损伤会导致支配区的神经功能障碍，甚至使患者残疾，给家庭和社会带来沉重的负担。目前，小间隙的周围神经损伤可以做无张力缝合手术，而大间隙的周围神经损伤就需要神经移植物来连接。自体神经移植被认为是周围神经修复的金标准技术，但是自体神经移植的来源有限且会造成供区功能丧失。异体神经同样来源有限，并且有免疫排斥的风险。于是，人们寄希望于人体神经的替代物——人工神经支架。针对周围神经修复使用的多通道神经支架加工困难的问题，本文提出了多材料挤出式生物3D打印技术制备微孔阵列神经支架的方法。通过多喷头3D打印技术实现了生物墨水材料与明胶材料的多材料精密挤出成型，基于成型过程中明胶材料低温凝胶和升温溶芯工艺获得了高密度的微孔阵列结构并进行了评价。首先介绍了实验所涉及的软硬件平台以及用到的水凝胶材料的制备和表征。对生物3D打印机、打印头、温度控制系统以及打印机控制、轨迹规划软件进行了描述。总结了胶原和GelMA的制备及配制方法并对材料进行评价和表征。通过GelMA和明胶两种材料的二维血管网络打印验证了实验平台能够满足温敏水凝胶的高精度3D打印需求。然后进行了胶原微孔阵列神经支架的3D打印，使用Maxwell模型对不同PH的胶原进行蠕变回复曲线的参数辨识，将辨识的参数作为输入进行COMSOL仿真，确定了支撑材料明胶的溶胀会导致支架的变形。针对挤出式打印中材料黏弹性造成的挤出滞后现象，建立了弹性补偿的模型并进行了分析。使用6%的酸性胶原材料打印了多种规格的微孔阵列神经支架。为了动物实验的缝合，打印了PLCL外皮对胶原支架进行包裹，用于大鼠坐骨神经15mm缺损的移植。动物实验表明胶原微孔阵列神经支架有修复效果。最后，针对酸性材料无法与细胞混合打印的问题，采用高生物相容性的GelMA材料进行含细胞神经支架打印。对三种浓度的不含细胞GelMA微孔阵列神经支架的各项参数进行了评价，发现7%的GelMA材料适合神经支架的制造。然后将GelMA与施旺细胞混合制造生物墨水，与明胶材料复合打印微孔阵列神经支架，为轴突再生提供物理引导信号的同时提供生化诱导信号，从而实现更好的修复效果。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 70页 |
| 源URL | [http://ir.sia.cn/handle/173321/28962]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_机器人学研究室 |
| 作者单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张晖. 面向神经修复的微孔阵列支架多材料打印研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：沈阳自动化研究所
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