颅骨组织工程复合支架动态灌注装置的设计

摘要：

为了解决颅骨组织工程支架中存在的中心处细胞存活率低的问题,针对具有血管嵌入的颅骨复合支架研制动态灌注培养装置,为多孔支架内部细胞提供营养物质以提高细胞存活率,使复合支架达到体内整合的要求.基于颅骨复合支架结构特点,设计双通道循环分别对多孔支架和血管进行灌注,为颅骨复合支架中成骨细胞和内皮细胞提供物质传输,气体循环为循环培养液提供氧气、二氧化碳,保证了培养液氧气充足和 pH 稳定;模拟人体自然颅骨组织中机械刺激,建立多孔支架、血管流体模型,根据灌注室和血管入口流量计算流体所需的剪切应力,据此确定流体流量和压力的控制范围与精度,为复合支架提供合适的流量;设计三因素三水平正交试验对灌注室的结构尺寸进行优选,确定关键部位灌注室的结构,通过硅胶管连接灌注室、储液瓶、蠕动泵形成循环系统,实现动态灌注装置的总体结构安装;建立流体仿真分析有限元模型,分析不同流速的流体培养液分别对颅骨多孔支架和血管结构的影响,结果表明灌注室和血管结构内流体速度、剪切应力、压力分布均匀,满足骨组织和内皮细胞的培养生理环境,验证了装置设计的合理性.该装置可用于骨组织体外细胞的动态培养,为骨组织工程支架体外构建及血管化奠定了基础.

关键词：颅骨、组织工程、复合支架、动态灌注、流体模型

所属期刊栏目：52

分类号：TH79(仪器、仪表)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51575380. Supported by the National Natural Science Foundation of China51575380

在线出版日期：2019-10-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：459-467