摘要：背景:现阶段骨软骨一体化支架的弹性模量与天然骨软骨相差较大,植入人体后会引起应力遮蔽现象,从而导致植入物松动变形,影响骨软骨组织修复。轴向三周期极小曲面晶胞梯度支架可与人体骨软骨组织孔隙率及弹性模量相匹配,为骨软骨支架设计提供一种新的思路。目的:研究不同晶胞种类和孔径结构对晶胞梯度支架力学性能的影响。方法:使用Gyroid(G)型、Diamond(D)型Primitive(P)型3种基础晶胞,通过三周期极小曲面数学建模,在梯度区域使用不同尺寸、不同种类晶胞,共计构建6种晶胞梯度支架(G-2P-4D、P-2D-4G、D-2P-4D、G-2D-4P、P-2G-4D、D-2G-4P),进行力学实验及仿真模拟实验,评估支架的力学性能,通过计算流体动力学仿真得到了支架内流体的流动性能参数。结果与结论:有限元力学仿真和轴向压缩实验表明,P-2G-4D型与P-2D-4G型梯度支架的弹性模量相较高,分别为148.67 MPa和152.1 MPa,能够承受较高的轴向载荷,提高植入物的力学稳态;D-2P-4G型梯度支架应力分布最为均匀,可有效减少应力集中,使得连接函数区域均能够有效传递应力,减少应力遮蔽;G-2D-4P型梯度支架流动速率变化最小,为0.10-0.48 mm/s,渗透率较高,有利于植入后体液在支架内部流动。基于三周期极小曲面的晶胞梯度支架设计为骨软骨支架设计提供了新思路,仿真分析结果也为支架植入人体后的骨整合预测提供了参考。

摘要：背景:多孔支架作为新骨生长的临时基质在骨修复过程中起着关键作用,其中多孔支架的结构设计是骨修复过程中的研究重点。目的:综述传统支架(规则、均匀的支架)和仿生支架(不规则、不均匀的支架)在骨组织工程研究领域的应用。方法:检索中国知网(CNKI)、维普、万方、Web of Science、Science Direct、PubMed、EI等数据库,选取2008年1月至2024年3月发表的文献,中文检索词为“骨组织工程,仿生支架,骨小梁,传统支架,骨修复,三周期极小曲面”,英文检索词为“bone tissue engineering,bionic scaffolds,bone trabeculae,traditional scaffolds,bone repair,TPMS”。最终纳入81篇文献进行综述。结果与结论:骨支架的结构设计是实现骨修复和骨再生的关键,骨组织工程中的支架技术已取得显著进展。传统的规则多孔支架因简单的制造流程和良好的机械性能被广泛应用,然而这类支架往往缺乏生物活性,难以模拟自然骨组织的复杂微环境,限制了其在促进细胞增殖和骨再生方面的能力。相反,仿生支架通过模拟自然骨组织的结构特征,提供了更适宜的生理微环境,促进了成骨细胞的增殖、分化及新骨的形成,为骨缺损有效治疗提供了新的思路。尽管仿生支架在理论上具有巨大的潜力,但在实际应用中仍面临诸多挑战,支架的生物相容性、生物活性及长期稳定性等因素仍需通过临床试验进行进一步验证。

摘要：背景:目前治疗骨关节结核最常选择的方案是口服和全身应用抗结核药物,但易产生耐药结核菌株和药物不良反应,病灶处局部药物浓度较低。可降解载药微球置埋在病灶处能够定点给药,延缓药物释放并控制释药速率,对治疗骨关节结核提供一种新的治疗手段。目的:设计正交实验对负载利福平丝素蛋白载药微球的制备工艺参数进行优化,制备出形貌圆整、粒径均匀、载药率和包封率高的缓释微球,并探究微球体外药物释放行为。方法:以丝素蛋白溶液为水相、液体石蜡为油相、司盘80为乳化剂,采用乳化溶剂挥发法制备出负载利福平的丝素蛋白微球。设计正交实验考察搅拌转速(300,500,700,900 r/min)、异丙醇与丝素蛋白溶液体积比(1∶1,2∶1,4∶1,6∶1)、水油体积比(1∶6,1∶8,1∶10,1∶12)、乳化剂含量(2%,4%,6%,8%)及温度(25,35,45,55℃)对载药微球粒径、载药率和包封率的影响。结果与结论:正交实验结果显示,最佳载药微球制备工艺为:搅拌转速为900 r/min,异丙醇与丝素蛋白溶液体积比为1∶1,水油体积比为1∶6,司盘80浓度为2%,温度为55℃。在此条件下制备的微球表面光滑圆整,成球效果好,微球粒径约为11.18μm,载药量为10.56%,包封率为42.78%,在144 h内累计释药率为68.4%,释药速率持续平稳,具有良好的药物缓释性能。

摘要：寻找理想的骨修复生物材料是治疗骨缺损疾病的首要任务,本研究选择丝素蛋白(SF)、聚乙烯醇(PVA)和羟基磷灰石(HA)作为组织工程骨支架修复材料。设计正交试验探究出材料最佳配比:SF溶液浓度为3%、SF与PVA质量比为1∶5、SF/PVA水凝胶与HA的比为1.6 mL∶1 g;此条件下,骨支架的机械性能最佳。采用3D打印技术制备出多孔骨支架,研究骨支架的结构形貌,分析支架材料的复合机理,利用体外细胞实验评估复合材料毒性。结果显示,骨支架成型效果好,孔连通性好,孔隙率高于55%并保持良好的力学性能。SF与PVA形成复合凝胶过程中SF分子和PVA分子间发生了一定程度的相互作用,有良好的结合性,而SF/PVA凝胶与HA为简单物理混合无相互作用。细胞毒性实验结果表明,细胞生长良好,复合材料无细胞毒性。利用3D打印技术制备SF/PVA/HA骨支架的机械与生物性能满足松质骨的要求,对治疗骨缺损具有一定应用价值。

摘要：为使抗骨结核药物在病灶区长期维持一定浓度,并促进术后缺损处的骨修复,应用羟基磷灰石、聚乙烯醇、丝素蛋白作为药物载体材料,结合自制机械式挤出装置制备同轴梯度骨组织工程支架。为使骨组织工程支架顺利植入体内,且保证支架负载的药物持续缓慢地释放,现对药物载体材料骨组织工程支架降解性能进行测试。研究发现降解10周后,无丝素蛋白的单轴支架的降解率为40.14%,同轴骨组织工程支架降解率为28.15%,说明复合丝素后降解速率明显变缓,这为药物长期释放提供可能。降解10周后,降解液pH值为6.8,溶液呈弱酸性。高倍扫描电镜图显示同轴骨组织工程支架微孔结构分布均匀,孔径尺寸随降解时间延长不断变大,可为新骨生长提供空间。力学实验测试结果表明同轴骨组织工程支架降解10周后抗压强度是12.61MPa,满足人体松质骨承载要求。

摘要：人工骨支架材料的研究一直是组织工程的主要内容,将经过高温煅烧及研磨过的羊椎骨粉和无毒,易降解的聚乙烯醇(PVA)作为成型材料,应用三维打印技术,选择综合质量较好的十字网格填充路径,通过自行开发的三维打印成型设备打印出不同材料浓度下的人工骨支架,并将其低温冷冻干燥。对其孔径、孔密度,力学性能及生物相容性等重要参数进行测定,分析与对比,挑选出最佳的材料浓度,并将最佳浓度下打印的支架用于骨髓干细胞复合培养和兔子体内植入实验,验证该支架材料代替骨的可行性,为生物骨组织工程材料的研究提供一定的依据。

摘要：通过挤出沉积成型试验,对骨组织工程支架的成型工艺参数进行研究,以提高同轴骨支架组织工程的成型质量和力学性能。方法:首先采用田口法和方差分析法对打印参数进行了优选,其次分析了工艺参数对成型质量和力学性能的显著性影响,最后通过优选的工艺参数对实验结果进行了预测和分析。结果:结果显示,挤出沉积成型最优参数组合为喷头内外芯直径0.6 mm/1.5 mm,层高1.5 mm,打印速度30 mm/h,内芯材料配比1∶1.5;对骨支架特性影响的显著性由强到弱依次为层高、打印速度、内芯喷头直径和内芯材料配比。结论:验证实验结果表明,成型质量和力学性能实验值的信噪比与预估信噪比非常接近,说明挤出沉积成型工艺参数的优化对骨组织工程支架的成型质量和力学性能的提高是十分有效的。

摘要：生物三维打印成形的支架孔隙率对引导骨组织的再生极其重要。首先对不同孔径大小的骨组织工程支架模型进行有限元分析。再利用易降解、生物相容性良好的聚乙烯醇(PVA)与羟基磷灰石(HA)混合材料制备出不同孔隙率的骨组织工程支架,对其宏观特征、微观结构和力学性能等重要参数进行对比,得出孔隙率约为60%的骨组织工程支架实际平均抗压强度为14.90 MPa,力学性能与生物相容性最佳,为提高成骨效率奠定实验研究基础。

摘要：3D打印载药组织工程骨支架正朝着多材质方向发展。针对多材质支架打印过程中出现的多喷头切换时产生的喷头干涉碰撞、共点打印以及流涎现象,对电机挤出式打印喷头的切换装置、多材质打印路径及多喷头打印控制进行研究,提出基于电机挤出沉积的多喷头打印系统及多喷头控制方法。使用花瓣形喷头切换机构实现多材质的切换,设计多喷头切换的路径规划方法及上位机控制程序,最后以羟基磷灰石和聚乙烯醇的混合材料在多喷头生物3D打印系统上进行打印测试。研究结果表明:该系统能实现多喷头的协调打印、共点打印,解决了打印过程中喷头切换时产生的干涉碰撞和流涎现象,为仿生载药组织工程骨支架的梯度打印提供了参考。

摘要：为了提高机场及终端区容量评估的计算精度,以机场实际航班运行数据库为基础,讨论了仿真飞机流的数据构成,提出了飞机流的仿真思路、模块结构设计和仿真流程,构建了飞机流生成模型。为保证航空器运行的"单列不可超车"性和最小运行间隔要求,运用数理统计方法,确定了机头距服从移位负指数分布的假设检验,并采用素数模积式发生器和逆变法保证了仿真过程的随机性,编程实现了随机飞机流的仿真。算例仿真结果表明,此模型是可行的,实现了统计意义上机头距概率分布类型的优化,为容量仿真评估提供了较为理想且准确的仿真飞机流。