课题基金 / 基金详情

含细胞的骨软骨复合支架综合3D成形机理及可控制造与试验研究

批准号:
51375292
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
胡庆夕
依托单位:
学科分类:
制造系统与智能化
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘媛媛、韩琳楠、宋晨霞、张海光、于永泽、陈海萍、张付华、陈伟华、严飞飞

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
含细胞的骨软骨一体化复合支架设备的关键技术是生物制造的研究重点和难点,是人类健康迫切需要解决的民生问题,具有深远的研究价值和广泛的应用前景。本项目正是瞄准该关键技术领域,以含细胞的骨软骨一体化复合支架为对象,研究其制备机理和方法,综合多组分材料挤出、细胞电喷射等成形技术的优点, 运用流变学理论和CFD方法及数值模拟方法,建立成形过程中多物理场的分布及耦合关系, 构建非牛顿流体流动的行为模型;采用实验方法研究高压静电场对细胞生物活性的影响规律,将漏电介质、细长体模型与Maxwell本构方程结合构建细胞电喷的运动方程,模拟电场作用下纤维拉伸过程及含细胞的电纺纤维的附着形态;研究多尺度可控制造及调控机理模型、控制策略。利用研究成果建立细胞/支架综合成形试验平台,并进行大量试验研究,验证研究理论和技术的正确性,为研究直接制备含细胞的骨软骨一体化复合支架的设备提供理论支持和试验数据。
英文摘要
Key technologies of equipment for fabricating integrated composite scaffolds of osteochondral containing cells are the research emphasis and difficulties of Bio-manufacturing and the people's livelihood issue what is the urgent need to address, have the profound research value and broad application prospect. Aimed at these key technology areas and taking integrated composite scaffolds of osteochondral containing cells as the research object, the project researches the mechanism and methods of preparation, combines advantages of some technologies such as the reaction forming technology of multi-component materials、cell electrospray and so on, uses fluid rheology and CFD method to analyze and build distribution and the coupling relationships of multi-physics, builds the model of the isothermal flow behavior of non-Newtonian fluid, analyzes the survival of cells under high voltage electric field using experimental methods. Referencing leaky dielectric model and slender body theory, the project constructs the equations of motion of the cell electrospray by using Maxwell constitutive equation to simulate the drawing process of nano-fiber and researches the deposition of electrospinning containing cells to research the method of multi-scale controllable manufacturing and control mechanism model, control strategy. A large number of experiments will be done after establishing the cell/scaffold integrated forming platform to prove the correctness of the theories and technologies. This research project can provide theoretical support and testing data for the preparation of integrated composite scaffolds of osteochondral.
本项目提出将多组分材料挤出成形、静电纺丝和细胞喷射组装技术相结合,以骨软骨复合支架为研究对象,采用数值分析、优化理论、试验方法等,建立了相应的数值模型和求解方法,形成了骨软骨支架综合成形工艺路线及理论,并取得了以下研究成果:1) 构建了不同工艺参数与支架之间的理论关系模型,获得了工艺参数对支架成形性能的影响关系;2) 基于流变学性能和CFD理论,对支架制备过程中的不同工艺参数进行模拟仿真,进一步验证各参数对支架成形效果的影响;3) 依据实验结果,分析了各参数对支架成形效果的影响,验证了理论关系模型和模拟仿真的有效性;4) 基于细胞生物学理论,对电场环境下细胞形态、受力情况进行理论分析,结合实验验证了细胞在综合成形工艺下的存活与生长状况,在综合成形骨软骨支架的同时,通过体内实验验证了所制备支架的生物相容性;5) 通过多组分材料挤出成形、静电纺丝和细胞喷射组装技术成形骨软骨支架的试验研究,对综合成形工艺的可行性、有效性及原型平台的操作性进行了验证,从软件和硬件两部分建立了用于修复关节软骨的含细胞的一体化复合支架的试验平台。研究结果表明,项目提出的基于多工艺融合的骨软骨支架综合成形机理是可行的,开发的试验平台与控制系统能够完成预期的操作任务,能够为进一步开发骨软骨支架成形设备提供必要的理论与试验支持。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: --
发表时间: 2014
期刊: 机械工程学报
影响因子: --
作者: [于永泽, 陈海萍, 胡庆夕]
通讯作者: 胡庆夕
Bioprinted Chitosan and Hydroxyapatite Micro-Channels Structures Scaffold for Vascularization of Bone Regeneration
生物打印壳聚糖和羟基磷灰石微通道结构用于骨再生血管化的支架
DOI: 10.1166/jbt.2017.1535
发表时间: 2017
期刊: Journal of Biomaterials and Tissue Engineering
影响因子: 0.1
作者: [Liu Change, Liu Yuanyuan, Li Shuai, Sun Yuanshao, Li Yu, Jiang Chen, Hu Qingxi]
通讯作者: Hu Qingxi
A novel bioactive membrane by cell electrospinning
通过细胞静电纺丝制备新型生物活性膜
DOI: 10.1016/j.yexcr.2015.08.007
发表时间: 2015-11-01
期刊: EXPERIMENTAL CELL RESEARCH
影响因子: 3.7
作者: [Chen, Haiping, Liu, Yuanyuan, Hu, Qingxi]
通讯作者: Hu, Qingxi
DOI: 10.1016/j.cep.2015.05.018
发表时间: 2015-09
期刊: Chemical Engineering and Processing
影响因子: --
作者: [Li Shuai, Liu Yuanyuan, Li Yu, Zhang Yanan, Hu Qingxi]
通讯作者: Hu Qingxi
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    大块关节骨软骨多细胞再生支架构建和多工艺耦合的成形机理及试验研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      58万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      胡庆夕
    • 依托单位:
    复合细胞的预血管化大块生物骨构建及多增材制造工艺与试验研究
    • 批准号:
      51775324
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      63.0万元
    • 批准年份:
      2017
    • 负责人:
      胡庆夕
    • 依托单位:
    真空环境下电纺丝和RP工艺耦合的再生骨支架成形机理及数值分析与试验研究
    • 批准号:
      51075253
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      38.0万元
    • 批准年份:
      2010
    • 负责人:
      胡庆夕
    • 依托单位:
    缺损骨修复体的仿生支架构建及其算法
    • 批准号:
      50775134
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      30.0万元
    • 批准年份:
      2007
    • 负责人:
      胡庆夕
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金