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近年来,随着对组织工程生物功能材料研究的日益深入,有关组织工程生物功能材料的微观结构对体外培养细胞影响的研究也逐渐增多,越来越多研究者意识到仿生梯度功能材料的重要性,设计构建孔径大小及分布可控的多孔支架材料成为亟待解决的问题。海藻酸盐安全无毒,具有优良吸水性能、生物相容性、生物可降解性、免疫原性等特征,被广泛应用于组织工程学研究当中。本研究充分利用海藻酸盐优良的物理及生物特性,使用冷冻干燥技术制备组织工程用海藻酸盐多孔材料,重点研究多孔材料孔径的可控调节及孔结构梯度材料的构建。冷冻干燥技术制备的海藻酸盐多孔材料疏松多孔,柔软、有弹性,均具有开放、贯通的孔隙结构。在均匀温度场下预冻制备的多孔材料,其纵截面孔径大小均匀(孔径约134μm),通过调节容器热流密度参数可以实现孔径调控(89μm-320μm);利用预冻过程外场形成的温度场梯度,可以制备孔径梯度变化的多孔材料,孔径约70μm-125μm;通过改变容器导热面热流密度参数、导热方式、溶液分装量及预冻温度等方式,可以调控孔结构梯度多孔材料的微观结构及孔隙分布(孔径最小约15μm,最大可达450μm)。通过改变海藻酸盐溶液中溶液的组分及各组分含量,或改变海藻酸盐与纳米晶须或聚乙烯醇或果胶共混时各组成材料的配比,可以实现海藻酸盐多孔材料纵截面孔径在67μm-146μm间可控调节。同时,多孔材料孔隙率、吸水性能及拉伸性能,也受到上述各因素不同程度的影响。其中,材料的断裂伸长率得到了较大幅度提高,其断裂强度最高时可达1.57MPa。通过调节预冻过程中的预冻温度梯度,预冻初始温度及阶段预冻时间,探讨孔结构渐变梯度材料的制备工艺。实验结果显示,在预冻温度和时间固定的情况下,预冻温度梯度变大会使所制备的多孔材料由梯度渐变变为梯度突变材料,因此为构建孔径梯度均匀变化的多孔材料,应在机器可以实现的范围内,使溶液内部尽可能经历更多的阶段预冻温度,最好的情况便是实预冻温度的直线上升。初始预冻温度及阶段预冻时间主要影响孔径大小及孔径差异,可根据实验需求自由选择。试验制备的沿热量传递方向孔径梯度渐变材料其小孔孔径在9μm-25μm之间,大孔孔径在51μm-154μm间,具有较高孔隙率(>89%),较好吸水性能(Wa>2400%,Wm>95%),较高比表面积(0.014μm-1-0.050μm-1)及一定断裂强度(0.036MPa-0.131MPa),可以用于组织工程研究。