基于电纺纳米纤维的仿骨组织工程支架材料的研究的任务书.docx

基于电纺纳米纤维的仿骨组织工程支架材料的研究的任务书
任务书
一、研究背景与意义
仿生材料是一种模仿自然生物体结构、性能和功能的新兴材料，具有天然材料难以具备的优异性能和特殊功能。仿生材料在医学领域的应用日益广泛，尤其在组织工程和生物医学领域，仿生材料被广泛应用于器官替代、修复和再生等领域。
骨组织工程支架是一类常见的仿生材料，用于人工修复和替代各种骨组织缺损。目前市面上的骨组织工程支架主要由金属材料、生物陶瓷和生物高分子材料制成。金属材料因其强度高、耐磨损、塑性好等特性被广泛应用于修复和替代骨组织。但是金属支架存在由于承载压力导致的长期疲劳、金属腐蚀等问题，这些问题会影响到修复和替代后的骨组织的稳定性和功能性。而生物陶瓷由于其生物学相容性佳、机械强度高、良好的生物可降解性等特性被视为较好的支架材料。但是生物陶瓷的加工成本较高，且颗粒度不易控制，使得材料的表面粗糙度较高，影响成功的骨再生。生物高分子材料主要由聚乳酸、聚巯基肽等材料制成，具有良好的生物降解性和生物相容性，但是由于其机械强度较差，不能承受较大的压力，因此不能广泛应用于骨组织修复和替代领域。
电纺纳米纤维技术是一种新型的高效制备仿生材料的方法，其优点在于可以制备具有高度各向同性纤维网络结构的材料，纤维的直径可以调控在100nm以下，纤维之间的间距可达到纳米级别。电纺纳米纤维材料具有高比表面积、高孔隙率、高表面活性和绿色环保等优点。因此，电纺纳米纤维材料在医药、生物工程、环保等领域有着广泛的应用前景。鉴于电纺纳米纤维材料具有良好的生物相容性和生物可降解性，以及高度各向同性的纤维网络结构和孔隙结构，可以吸附细胞和生长因子，有望成为一种新型的骨组织工程支架材料。
二、研究内容
1.利用电纺纳米纤维技术制备仿骨组织工程支架材料；
2.调控电纺纳米纤维材料的孔隙度、纤维直径、纤维排列方式等关键参数，制备具有良好生物相容性和生物可降解性的仿骨组织工程支架材料；
3.对制备的仿骨组织工程支架材料进行多种生物学性能测试和材料性能测试，包括材料的生物降解性能、孔隙结构、力学性能、表面活性等性能的测试；
4.在体外和体内进行仿骨组织工程支架材料对细胞的增殖和表观形态、对细胞外基质生产及相关基因的表达、对骨细胞分化和骨基质生成的影响研究；
5.对仿骨组织工程支架材料进行临床前毒理学和安全性评价。
三、研究方案及进度安排
1.计划用时：两年
2.第一年研究内容及进度安排：
（1）文献综述，对电纺纳米纤维制备仿骨组织工程支架材料的研究现状进行调研和总结，做出研究方案和进度安排；
（2）制备仿骨组织工程支架材料，通过调节电纺纳米纤维的纤维粗细和密度，以及材料的溶液浓度和电压等条件，制备具有不同孔隙度、纤维直径和排列方式等特点的电纺纳米纤维材料；
（3）对制备的仿骨组织工程支架材料进行形态和结构特点的分析，包括扫描电子显微镜观察材料的表面形貌和结构，比表面积和孔隙度等参数测试分析材料的孔隙结构。
3.第二年研究内容及进度安排：
（1）通过材料学测试和生物学性能测试，对仿骨组织工程支架材料进行性能评价，包括：生物降解性能测试、孔隙结构、力学性能、表面活性等性能的测试；同时在体外和体内进行仿骨组织工程支架材料对细胞的增殖和表观形态、对细胞外基质生产及相关基因的表达、对骨细胞分化和骨基质生成的影响研究；
（2）对仿骨组织工程支架材料进行临床前毒理学和安全性评价，评估材料的生物相容性和安全性。
4.预期成果
通过电纺纳米纤维技术制备的仿骨组织工程支架材料，具有高度各向同性的纤维网络结构和孔隙结构，具有良好的生物相容性和生物可降解性能，可以在骨组织修复和替代领域中得到广泛应用。
五、参考文献
[1]Li,D.,Xia,Y.,Fabricationofnanofiberassemblieswithdextran,CurrentOpinioninColloid&InterfaceScience,7(1),64-75(2002).
[2]Tan,M.,Li,B.,He,T.,&Liang,J.,Biodegradablepolyesternanofiberswithcontrolledflexibility,accuracy,anddurabilityfortissueengineeringordrugdeliverypurposes,CurrentOpinioninColloid&InterfaceScience,24,71-83(2016).
[3]Deitzel,J.M.,Kleinmeyer,J.D.,Harris,D.,&BeckTan,N.C.,Theeffectofprocessingvariablesonthemorphologyofelectrospunnanofibersandtextile