0.4　骨組織工程支架材料制備技術

從仿生角度出發，骨組織工程支架材料的設計要考慮修復不同部位骨結構、形狀特征、功能性等方面。骨組織工程支架材料的設計之一就是要求具有三維支架的孔隙尺寸，即獲得300～500μm的互聯貫穿大孔結構和微孔，以保證新骨生長的營養物質的傳輸和代謝物排出。另外，骨修復過程中宿主組織的毛細血管可在支架互聯的多孔網絡中進行生長，血管組織起到傳輸養分、進行氣體交換和代謝物的消除的作用。

骨組織工程支架材料的制備技術很多，許多制備多孔材料的方法均可用于制備骨組織工程支架材料。化學發泡法是將在較高溫度能夠分解，產生氣體或發生化學反應產生氣體的化學物質與HA粉體漿料混合成型，在一定溫度下加熱處理發泡，再燒結形成多孔陶瓷^［33］。常用的發泡劑是過氧化氫（H₂O₂）分解產生氣體而形成多孔HA，以聚乙烯醇等水溶性聚合物為黏結劑。造孔劑法是在陶瓷配料中添加造孔劑，在高溫下燃盡或揮發而在陶瓷體中留下孔隙，可以制得形狀復雜、氣孔結構各異的多孔制品^［34］。無機造孔劑有碳酸銨、碳酸氫銨、氯化銨等高溫可分解的鹽類等，有機造孔劑主要是天然纖維、高分子聚合物和有機酸^［35］。膠晶模板法是采用單分散的膠體顆粒經自組裝后形成的膠態晶體為模板，再向其中填充HA前驅體，最后去除模板后得到孔結構高度有序、孔徑分布均勻的HA復合支架，成為制備無機陶瓷材料，特別是多孔骨組織工程支架的常用方法^［36］。有機泡沫浸漬法是K.Schwartzwalder等在1963年首先提出，其原理是利用可燃盡泡沫塑料吸附陶瓷漿料，然后在高溫下燃盡載體材料而形成孔隙結構^［37］，可制取孔徑均勻、孔隙相互貫通的高氣孔率的多孔支架材料。快速成型技術或“3D”打印技術是最早（1987年）出現的應用于制造業的高新技術，其本質是用積分法制造三維實體，先由三維造型軟件在計算機中生成部件的三維實體模型，然后將其用軟件“切”出設定厚度的一系列幾十微米的片層，再將這些片層的數據信息傳遞給成型機，通過材料逐層添加法制造出來^［38］，目前已成為個性化人工骨制備的重要方法。凝膠注模成型是把傳統陶瓷成型工藝與高分子化學反應相結合的一種嶄新的陶瓷成型工藝。它主要利用陶瓷料漿中有機單體的原位固化來賦予陶瓷坯體的形狀，可制備各種形狀復雜的陶瓷坯體^［39］。有機骨架復制法是利用珊瑚的天然多孔結構制成種植體^［40］。冷凍干燥法是由英國人B.Wollaston于1813年發明，其原理就是將需干燥的物料在低溫下先行凍結至其共晶點以下，使物料中的水分變成固態的冰，然后在適當的真空環境下，通過加熱，使冰直接升華為水蒸氣而除去，從而獲得干燥的制品^［41］。目前還有超臨界流體技術、無紡布構造法、相分離法、顆粒濾瀝法、選擇性激光燒結、三維細胞打印技術等多種技術制備三維、多孔、高比表面積的骨組織工程支架材料。