连续式微孔渗流装置对珊瑚衍生亚微孔支架内细胞弥散及分布效应研究
能源与动力工程资助企业:
金年会官网医学院附属仁济医院
企业导师: 贺韬

指导教师: 马海腾

项目成员: 李兆谦、高宇翔、张才智

项目概述
本项目针对骨缺损修复中血管化与成骨效能不足的难题,开发连续式微孔渗流装置,研究其对珊瑚衍生亚微孔支架内细胞分布与物质传递的调控机制。通过整合流体力学与生物医学技术,构建动态灌注系统模拟体内微环境,结合多孔介质渗流理论,优化支架内关键物质的递送效率。研究涵盖装置设计制造、无菌闭环系统搭建、计算流体力学模型构建及灌注效果验证。创新点在于将循环水洞原理转化为生物反应器设计,解决传统静态培养的传输效率低、细胞渗透不均等问题。
项目目标
本项目旨在通过微孔渗流装置将 GelMA 水凝胶微球递送至珊瑚衍生支架,并在体外通过类器官生物反应器培养, 在体外实现更高效的血管化和成骨分化, 构建高度血管化并具有成骨分化倾向的人工骨, 从而提高骨缺损的治疗效果。 具体目标包括:
(1) 构建连续式微孔渗流装置, 其测试段直径不大于20mm,流速不大于50mm/s
(2) 分别以水和培养液作为介质,探索不同流动参数(如微球粒径,微球浓度)对珊瑚支架灌注效果的影响;
(3) 评估该动态生物反应器系统的效果。
项目成果
在各位指导老师的点拨和学校实验中心的鼎力支持下,本项目克服重重困难,现在已经取得了如下成果
(1) 构建了连续式微孔渗流装置,其中测试段内径5.5mm,流速不大于50mm/s
(2) 分别以水和培养液作为介质,用聚苯乙烯微球代替GelMA微球,研究了微球浓度、微球粒径、介质流速对于微球溶液渗流特性的影响,并且建立了这些参数之间的关联模型。同时定量研究了不同粒径的微球在珊瑚骨支架中的灌注情况。