0.4 骨组织工程支架材料制备技术
从仿生角度出发，骨组织工程支架材料的设计要考虑修复不同部位骨结构、形状特征、功能性等方面。骨组织工程支架材料的设计之一就是要求具有三维支架的孔隙尺寸，即获得300～500μm的互联贯穿大孔结构和微孔，以保证新骨生长的营养物质的传输和代谢物排出。另外，骨修复过程中宿主组织的毛细血管可在支架互联的多孔网络中进行生长，血管组织起到传输养分、进行气体交换和代谢物的消除的作用。
骨组织工程支架材料的制备技术很多，许多制备多孔材料的方法均可用于制备骨组织工程支架材料。化学发泡法是将在较高温度能够分解，产生气体或发生化学反应产生气体的化学物质与HA粉体浆料混合成型，在一定温度下加热处理发泡，再烧结形成多孔陶瓷［33］。常用的发泡剂是过氧化氢（H2O2）分解产生气体而形成多孔HA，以聚乙烯醇等水溶性聚合物为黏结剂。造孔剂法是在陶瓷配料中添加造孔剂，在高温下燃尽或挥发而在陶瓷体中留下孔隙，可以制得形状复杂、气孔结构各异的多孔制品［34］。无机造孔剂有碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等高温可分解的盐类等，有机造孔剂主要是天然纤维、高分子聚合物和有机酸［35］。胶晶模板法是采用单分散的胶体颗粒经自组装后形成的胶态晶体为模板，再向其中填充HA前驱体，最后去除模板后得到孔结构高度有序、孔径分布均匀的HA复合支架，成为制备无机陶瓷材料，特别是多孔骨组织工程支架的常用方法［36］。有机泡沫浸渍法是K.Schwartzwalder等在1963年首先提出，其原理是利用可燃尽泡沫塑料吸附陶瓷浆料，然后在高温下燃尽载体材料而形成孔隙结构［37］，可制取孔径均匀、孔隙相互贯通的高气孔率的多孔支架材料。快速成型技术或“3D”打印技术是最早（1987年）出现的应用于制造业的高新技术，其本质是用积分法制造三维实体，先由三维造型软件在计算机中生成部件的三维实体模型，然后将其用软件“切”出设定厚度的一系列几十微米的片层，再将这些片层的数据信息传递给成型机，通过材料逐层添加法制造出来［38］，目前已成为个性化人工骨制备的重要方法。凝胶注模成型是把传统陶瓷成型工艺与高分子化学反应相结合的一种崭新的陶瓷成型工艺。它主要利用陶瓷料浆中有机单体的原位固化来赋予陶瓷坯体的形状，可制备各种形状复杂的陶瓷坯体［39］。有机骨架复制法是利用珊瑚的天然多孔结构制成种植体［40］。冷冻干燥法是由英国人B.Wollaston于1813年发明，其原理就是将需干燥的物料在低温下先行冻结至其共晶点以下，使物料中的水分变成固态的冰，然后在适当的真空环境下，通过加热，使冰直接升华为水蒸气而除去，从而获得干燥的制品［41］。目前还有超临界流体技术、无纺布构造法、相分离法、颗粒滤沥法、选择性激光烧结、三维细胞打印技术等多种技术制备三维、多孔、高比表面积的骨组织工程支架材料。