3D打印瓊脂糖和海藻酸鈉復(fù)合水凝膠組織與性能研究

湯桂平，嚴(yán) 倩，劉 潔，宋 波，文世峰，史玉升

(華中科技大學(xué) 材料成形與模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430074)

人體組織器官缺損或功能衰竭嚴(yán)重威脅著人類(lèi)生命，對(duì)于終末期器官衰竭的患者來(lái)說(shuō)，器官移植是最好的辦法，有時(shí)也是唯一的治療手段[1]。然而全球范圍內(nèi)器官供體的極大缺口嚴(yán)重地限制了器官移植學(xué)科的發(fā)展，無(wú)法滿(mǎn)足廣大病人的移植需求。組織工程是以重構(gòu)工程化組織或器官、實(shí)現(xiàn)人類(lèi)或動(dòng)物缺損以及功能衰竭器官替換為目的，融合了生物材料工程學(xué)、醫(yī)學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科的一種極具治療應(yīng)用前景的技術(shù)[2-4]。作為一門(mén)交叉學(xué)科，組織工程需要在體外構(gòu)建接種組織或器官特異性細(xì)胞的支架，經(jīng)體外培養(yǎng)后通過(guò)外科手術(shù)植入體內(nèi)，支架在體內(nèi)逐漸被降解和代謝的同時(shí)，封裝的細(xì)胞逐漸分化成相應(yīng)的組織或器官，取代病變或缺損部位[5]，維持人體正常生理功能。由于器官移植存在著疾病傳播風(fēng)險(xiǎn)、異體排斥反應(yīng)和供體嚴(yán)重不足等問(wèn)題，組織工程成為器官缺損或功能衰竭最有潛力的治療手段，因而引起了人們的廣泛興趣[6]。

近些年對(duì)組織工程的研究盡管取得了較大發(fā)展，但是仍然面臨許多問(wèn)題，距離實(shí)際的臨床應(yīng)用還存在較大差距[7]。存在的問(wèn)題包括缺乏具有合適力學(xué)性能、生化性質(zhì)的生物材料，以及材料普遍較差的成形性能等。用于組織工程支架的生物材料要求具有生物相容性、可降解性和與原組織器官相匹配的力學(xué)性能。在多種生物材料中，水凝膠由于具備一定的機(jī)械強(qiáng)度和天然生物材料的優(yōu)勢(shì)，能夠很好地在體外模擬細(xì)胞外基質(zhì)的功能，因此制備的組織工程支架在軟組織修復(fù)方面取得了良好效果[8-10]。Nguyen等[11]制備了納米原纖化纖維素/藻酸鹽和納米原纖化纖維素/透明質(zhì)酸，把人源誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞和經(jīng)輻照的人軟骨細(xì)胞封裝在水凝膠中，并通過(guò)生物3D打印技術(shù)打印出來(lái)。結(jié)果顯示，納米原纖化纖維素/透明質(zhì)酸在打印后改變了細(xì)胞表型，并且細(xì)胞的增殖率較低。而封裝在納米原纖化纖維素/海藻酸鹽中的細(xì)胞能夠保留其表型，且產(chǎn)生了具有Ⅱ型膠原蛋白表達(dá)的軟骨組織，細(xì)胞數(shù)量顯著增加。Yang等[12]比較了純海藻酸鈉凝膠、膠原/海藻酸鈉復(fù)合凝膠以及瓊脂糖/海藻酸鈉復(fù)合凝膠3D打印軟骨支架的性能。結(jié)果表明，相對(duì)純海藻酸鈉凝膠，膠原/海藻酸鈉復(fù)合凝膠和瓊脂糖/海藻酸鈉復(fù)合凝膠制備的支架力學(xué)性能均有所改善。且在3種支架中，膠原/海藻酸鈉復(fù)合凝膠在促進(jìn)細(xì)胞黏附、加速細(xì)胞增殖和增強(qiáng)軟骨特異性基因的表達(dá)上具有顯著優(yōu)勢(shì)。Lopez-marcial等[13]比較了Pluronic F-127水凝膠、不同濃度的瓊脂糖以及不同比例的瓊脂糖-海藻酸鈉復(fù)合水凝膠作為軟骨組織工程生物材料的性能，包括力學(xué)性能、打印性能和細(xì)胞活性，結(jié)果顯示瓊脂糖/海藻酸鈉復(fù)合水凝膠具有較大潛力。

由于海藻酸鹽先天的生物相容性、低細(xì)胞毒性、高含水量以及快速凝膠化能力，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)療領(lǐng)域。然而海藻酸鹽的強(qiáng)度較低，無(wú)法與人體組織相匹配，限制了其作為組織工程材料的應(yīng)用[14]。瓊脂糖是一種無(wú)毒的天然多糖材料，依靠氫鍵保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，物理性能隨溫度變化明顯，冷卻后強(qiáng)度顯著提高。本工作采用瓊脂糖來(lái)增強(qiáng)海藻酸鈉水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度，利用3D打印的方法成形海藻酸鈉/瓊脂糖復(fù)合凝膠，并在復(fù)合凝膠支架中加入碳酸鈣，得到微觀孔隙以便于細(xì)胞的黏附和生長(zhǎng)。此外，分析不同比例海藻酸鈉和瓊脂糖復(fù)合水凝膠的結(jié)構(gòu)變化，包括官能團(tuán)、含水量以及微觀形貌等。同時(shí)，為了使復(fù)合凝膠達(dá)到實(shí)際應(yīng)用要求的力學(xué)性能，研究不同溫度、不同比例的海藻酸鈉和瓊脂糖復(fù)合凝膠壓縮模量的變化。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 材料與試劑

海藻酸鈉(SA)，化學(xué)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；瓊脂糖(A)，99.9%，湖北信康醫(yī)藥化工有限公司；無(wú)水氯化鈣，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；碳酸鈣，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；去離子水。所有試劑均不做進(jìn)一步處理。

1.2 復(fù)合水凝膠的制備和性能表征

海藻酸鈉、瓊脂糖、無(wú)水氯化鈣分別與去離子水混合均勻，配制成5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)海藻酸鈉溶液、5%瓊脂糖溶液和2%氯化鈣溶液。把瓊脂糖溶液與海藻酸鈉溶液按體積比1∶0，3∶1，2∶1，3∶2，1∶1，1∶2，0∶1分別混合均勻，并靜置至少2 h。將5%的海藻酸鈉溶液稀釋到0.5%后，使用圓二色譜儀(J-810)測(cè)試得到的海藻酸鈉對(duì)波長(zhǎng)范圍在190～260 nm的電磁波的吸收?qǐng)D譜。在溫度為25 ℃、pH=7、相對(duì)濕度為50%時(shí)，使用式(1)[15]計(jì)算海藻酸鈉中古洛糖醛酸含量x。

ln(P/T)=-0.00387x+1.1519 (r=0.980)

(1)

式中：P是圓二色光譜中手性分子兩個(gè)吸收峰的高度差；T是光譜圖像中穩(wěn)定值和負(fù)峰之間的深度;r為置信度。升高溫度，分別在40，60 ℃和80 ℃測(cè)試海藻酸鈉手性分子的含量。

為了測(cè)定不同比例海藻酸鈉/瓊脂糖復(fù)合凝膠含水量的變化情況，把上述不同比例的復(fù)合凝膠與氯化鈣溶液完全交聯(lián)后，倒入模具中形成塊體，用去離子水清洗后吸取試樣表面的水分，得到濕重W1，冷凍干燥后，再次稱(chēng)重記為W2。

復(fù)合凝膠的含水量CW為：

CW=[(W1-W2)/W1]×100%

(2)

為了研究海藻酸鈉/瓊脂糖復(fù)合凝膠的化學(xué)成分變化，將不同比例的復(fù)合凝膠材料與氯化鈣交聯(lián)后進(jìn)行冷凍干燥，使用VERTEX 70傅里葉變換顯微紅外光譜儀測(cè)試試樣對(duì)電磁波的吸收率，波長(zhǎng)范圍為500～4000 cm-1。凝膠材料冷凍干燥后進(jìn)行噴金處理，使用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀察干燥凝膠表面和斷面微觀形貌，并對(duì)樣品特定部位進(jìn)行點(diǎn)元素分析。在室溫下將5%的海藻酸鈉溶液以及不同比例的海藻酸鈉/瓊脂糖復(fù)合凝膠澆入模具，再用氯化鈣溶液完全交聯(lián)，使用E1000電子動(dòng)靜態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)測(cè)試其壓縮性能，壓縮速率為10 mm/min。

1.3 3D打印成形

利用本實(shí)驗(yàn)室組裝的直寫(xiě)打印設(shè)備成形復(fù)合凝膠，如圖1所示。打印速率為20 mm/s，針嘴內(nèi)徑為210 μm，每層Z軸上升高度為100 μm，氣壓為482.65 kPa(70 psi)，打印間距為3 mm。

圖1 水凝膠直寫(xiě)打印示意圖Fig.1 Schematic diagram of printing the hydrogel by direct ink writing

1.4 碳酸鈣對(duì)復(fù)合凝膠微觀孔隙的影響

把質(zhì)量比分別為10∶1和5∶1海藻酸鈉與碳酸鈣均勻混合，加入去離子水制備成海藻酸鈉為5%的均勻溶液,然后把這兩種比例的混合溶液與5%的瓊脂糖溶液以海藻酸鈉與瓊脂糖體積比為2∶1的比例均勻混合制成復(fù)合凝膠，把這兩種比例的復(fù)合凝膠標(biāo)記為1#和2#凝膠，再把沒(méi)有碳酸鈣的海藻酸鈉溶液與瓊脂糖溶液體積比為2∶1的復(fù)合凝膠標(biāo)記為3#凝膠。利用直寫(xiě)打印成形后，分別浸入氯化鈣溶液完全交聯(lián)，經(jīng)冷凍干燥后噴金處理，使用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分析干燥凝膠表面和斷面微觀形貌。

2 結(jié)果與分析

2.1 海藻酸鈉中古洛糖醛酸含量及溫度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響

海藻酸鈉是一種存在于海藻中的生物聚合物，通常從褐藻中提取出來(lái)[16]。其分子由甘露糖醛酸(M段)和古洛糖醛酸(G段)按1→4鍵連接而成，其中G段可與二價(jià)陽(yáng)離子，如鈣離子反應(yīng)形成三維凝膠網(wǎng)絡(luò)。高G段含量的海藻酸鈉與鈣離子交聯(lián)后形成的水凝膠硬度和脆性大，而高M(jìn)段含量海藻酸鈉形成的水凝膠硬度較小，但彈性好。圖2為海藻酸鈉溶液圓二色光譜圖。由圖2(a)可以看出，海藻酸鈉在波長(zhǎng)200 nm和212 nm附近分別有一強(qiáng)正吸收峰和負(fù)吸收峰，分別表示其內(nèi)部的兩種手性分子。根據(jù)式(1)計(jì)算得到海藻酸鈉中古洛糖醛酸含量為47.38%，為高M(jìn)型海藻酸鈉，交聯(lián)后制備的凝膠比高G型彈性更好，更容易產(chǎn)生變形。

從圖2(b)中可以發(fā)現(xiàn)，溫度達(dá)到60 ℃時(shí)，波長(zhǎng)為190～195 nm之間時(shí)吸收光譜已經(jīng)發(fā)生明顯變化。而當(dāng)繼續(xù)升溫至80 ℃時(shí)，海藻酸鈉中甘露糖醛酸對(duì)應(yīng)的正吸收峰明顯降低，說(shuō)明M段含量已經(jīng)發(fā)生變化，但是古洛糖醛酸對(duì)應(yīng)的負(fù)吸收峰并未產(chǎn)生明顯改變。實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)海藻酸鈉溶液加熱至80 ℃以上時(shí)，濃度與黏性均明顯降低。

圖2 海藻酸鈉溶液圓二色光譜圖 (a)25 ℃時(shí)古洛糖醛酸含量計(jì)算原理圖；(b)不同溫度的光譜比較Fig.2 Circular dichroism spectra of sodium alginate solution

2.2 不同比例復(fù)合凝膠對(duì)含水量的影響

海藻酸鈉與氯化鈣溶液發(fā)生離子交聯(lián)反應(yīng)生成海藻酸鈣凝膠，如圖3所示?？梢钥吹?，不同比例的海藻酸鈉/瓊脂糖復(fù)合凝膠、純海藻酸鈣水凝膠以及純瓊脂糖水凝膠的含水量差別不明顯，均處于90%左右，能滿(mǎn)足細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的含水量要求。但與兩種純凝膠相比，復(fù)合凝膠的含水量都有所降低，這可能與兩種凝膠復(fù)合以后交聯(lián)密度增加有關(guān)。

圖3 不同體積比的海藻酸鈉與瓊脂糖復(fù)合凝膠含水量Fig.3 Water content in sodium alginate and agarose composite hydrogels with different volume ratios

2.3 復(fù)合凝膠傅里葉變換紅外光譜分析

圖4 不同比例海藻酸鈉/瓊脂糖復(fù)合水凝膠紅外吸收光譜圖

2.4 復(fù)合凝膠的形貌表征

使用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡和EDS能譜分析研究凝膠微觀形貌和元素組成，并測(cè)量斷面中孔隙的大小。圖5～7分別為純海藻酸鈉與氯化鈣溶液交聯(lián)后產(chǎn)生的海藻酸鈣、瓊脂糖以及體積比為2∶1的海藻酸鈉/瓊脂糖復(fù)合凝膠的微觀形貌和EDS能譜分析，表1為水凝膠的孔隙尺寸?？芍?，圖5(a)中的塊狀和放射狀物質(zhì)均含有氯化鈉，大量地黏附在海藻酸鈣的表面，從而導(dǎo)致海藻酸鈣表面非常粗糙。而海藻酸鈣的斷面為疏松的層狀組織，組織不致密。由圖6可知，瓊脂糖表面致密、光滑，并分布有亮線(xiàn)。EDS能譜分析可知，亮線(xiàn)部位成分為瓊脂糖。斷面為多孔的不規(guī)則層片狀結(jié)構(gòu)，孔徑大小差別很大。

表1 水凝膠的孔隙尺寸

圖6 瓊脂糖掃描電鏡圖及EDS能譜分析

圖5 海藻酸鈣掃描電鏡圖及EDS能譜分析

海藻酸鈉與瓊脂糖的體積比為1∶2時(shí)，試樣表面與瓊脂糖凝膠類(lèi)似，比較光滑。斷面類(lèi)似于海藻酸鈣，為絲狀結(jié)構(gòu)，但較海藻酸鈣結(jié)構(gòu)更加致密。當(dāng)海藻酸鈉與瓊脂糖的體積比為1∶1時(shí)，復(fù)合凝膠表面形貌接近海藻酸鈣樣品，其表面布滿(mǎn)氯化鈉顆粒。斷面也與海藻酸鈣樣品非常相似，但相對(duì)其他試樣，其斷面孔徑尺寸較均勻。當(dāng)海藻酸鈉與瓊脂糖的體積比為2∶1時(shí)(圖7)，復(fù)合凝膠的表面比較粗糙，并且有較多放射狀物質(zhì)，其斷面類(lèi)似于海藻酸鈣，為層片狀結(jié)構(gòu)，且附著有大量顆粒物。通過(guò)EDS能譜分析可知，試樣骨架上含有大量Ca和Cl，表面放射狀物質(zhì)和斷面的多孔層狀結(jié)構(gòu)表面附著的顆粒物為氯化鈉。當(dāng)海藻酸鈉與瓊脂糖的體積比增加至3∶1時(shí)，在試樣表面發(fā)現(xiàn)團(tuán)聚物，元素中不含有C，而Ca和O含量較高，與體積比為1∶2時(shí)復(fù)合凝膠表面的亮線(xiàn)部位成分相近，說(shuō)明復(fù)合凝膠與氯化鈣反應(yīng)后會(huì)產(chǎn)生氧化物，斷面也為多孔的片狀組織。

圖7 體積比為2∶1的海藻酸鈉/瓊脂糖復(fù)合凝膠掃描電鏡圖及EDS能譜分析

從以上測(cè)試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，除了純瓊脂糖凝膠和體積比為1∶2的復(fù)合凝膠外，其他復(fù)合凝膠的表面和斷面均比較粗糙，說(shuō)明瓊脂糖會(huì)使復(fù)合凝膠變得光滑，因此，瓊脂糖的添加量不宜過(guò)多。不同比例的復(fù)合凝膠上均附著有氯化鈉或氯化鈣等顆粒，這些顆粒使復(fù)合凝膠變得非常粗糙，有利于細(xì)胞的黏附。

2.5 復(fù)合水凝膠的力學(xué)性能

用作植入物的組織支架必須要有足夠的力學(xué)性能，以維持其物理完整性，甚至承受一定的負(fù)載[17]。海藻酸鈉凝膠及其他用于組織工程的海藻酸鈉復(fù)合凝膠彈性模量均較低[12,18-20]，一般不足0.3 MPa。研究表明，水凝膠的模量跟交聯(lián)密度、交聯(lián)劑類(lèi)型、聚合物成分和分子量分布有關(guān)[21]。

圖8為不同體積比海藻酸鈉/瓊脂糖復(fù)合水凝膠的壓縮模量圖。可知，5%的純海藻酸鈉水凝膠的壓縮模量為0.339 MPa。加入瓊脂糖以后，大部分復(fù)合凝膠的壓縮模量都在一定程度上出現(xiàn)下降，但體積比為2∶1的海藻酸鈉/瓊脂糖復(fù)合凝膠逆勢(shì)上升，超過(guò)純海藻酸鈉，達(dá)到了0.353 MPa。由前述可知，加入瓊脂糖以后的復(fù)合凝膠含水量有所下降，可能是因?yàn)榻宦?lián)度的增加導(dǎo)致模量上升。而根據(jù)電鏡圖可知海藻酸鈉斷面是一種疏松的片狀組織，加入少量低濃度的瓊脂糖后可能有兩種影響：1)相對(duì)致密的瓊脂糖組織填補(bǔ)在海藻酸鈉的間隙中與之結(jié)合，并發(fā)生官能團(tuán)反應(yīng)，從而提高了復(fù)合凝膠的力學(xué)性能；2)瓊脂糖與海藻酸鈉混合后，兩種凝膠的連續(xù)性遭到破壞，界面結(jié)合效果差，反而降低了力學(xué)性能。復(fù)合凝膠的力學(xué)性能是這幾種因素綜合作用的結(jié)果。體積比為2∶1的海藻酸鈉/瓊脂糖復(fù)合凝膠逆勢(shì)上升，可能是因?yàn)榻宦?lián)度增加和官能團(tuán)反應(yīng)因素占了主導(dǎo)作用。

圖8 不同體積比海藻酸鈉/瓊脂糖復(fù)合水凝膠的壓縮模量Fig.8 Compression modulus of sodium alginate/agarose composite hydrogels with different volume ratios

直寫(xiě)打印技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)體幾何建模，精確堆積材料，快速制造出任意復(fù)雜形狀部件，可以滿(mǎn)足組織工程支架高孔隙率、精確控制孔結(jié)構(gòu)、外形自由設(shè)計(jì)等個(gè)性化定制要求。通過(guò)調(diào)節(jié)擠出成形工藝參數(shù)，打印出具有一定形狀的水凝膠支架。

打印所使用的材料是海藻酸鈉/瓊脂糖體積比為2∶1的復(fù)合水凝膠。影響打印成形效果的因素主要有材料本身的流變性能、黏度，以及針管直徑、氣壓、打印間距等打印工藝。由于復(fù)合凝膠比純海藻酸鈉溶液黏度低，在使用相同大小的針管直徑條件下，用較小壓強(qiáng)就能被擠出。在單層打印實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，壓強(qiáng)越大，擠出的凝膠單條直徑越大，而針管移動(dòng)的速度對(duì)擠出成形效果無(wú)顯著影響。

在多層打印實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著打印層數(shù)的增加，由于不能及時(shí)固化，凝膠會(huì)在重力作用下出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，實(shí)際的材料疊加高度比設(shè)計(jì)低，因此在打印時(shí)需要選擇合適的Z軸上升高度。由于含有瓊脂糖，復(fù)合凝膠支架不需要鈣離子就已經(jīng)凝固，而純海藻酸鈉溶液需要噴灑氯化鈣溶液才能固化。如圖9所示，其他條件相同，僅改變針嘴直徑打印了復(fù)合凝膠支架，支架均保持了較好的形狀和尺寸精度。

圖9 不同直徑的針嘴3D打印成形復(fù)合水凝膠支架 (a)340 μm；(b)250 μm；(c)210 μmFig.9 Composite hydrogel scaffolds formed by 3D printing with different diameter nozzles

2.6 3D打印復(fù)合凝膠支架微觀孔隙

組織工程支架不但對(duì)材料的性能和形狀尺寸等有要求，而且還要求支架具有一定的孔隙率，增大表面積用以封裝細(xì)胞，并為細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖提供空間和必需的營(yíng)養(yǎng)輸送通道。3D打印可以成形出具有一定孔隙的三維支架，但是這一工藝能成形的空隙過(guò)大，一般超過(guò)100微米級(jí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)更小孔隙的成形。因此，本工作通過(guò)在水凝膠中加入碳酸鈣，使其在酸性環(huán)境下產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，從而在復(fù)合凝膠中產(chǎn)生所需的微觀孔隙。圖10為不同質(zhì)量比海藻酸鈉/碳酸鈣復(fù)合水凝膠的電鏡表面形貌。如圖10(a)，(b)所示，海藻酸鈉與碳酸鈣質(zhì)量比為1∶0和10∶1的試樣表面粗糙，而質(zhì)量比為5∶1的試樣(圖10(c))表面相對(duì)光滑。放大倍數(shù)增加到1000倍時(shí)，可以看到質(zhì)量比為10∶1的試樣表面存在絲狀物質(zhì)，相互纏結(jié)，而質(zhì)量比為1∶0和5∶1的試樣均無(wú)絲狀結(jié)構(gòu)。此外，通過(guò)高倍電鏡圖可以看到質(zhì)量比為1∶0和10∶1的試樣存在坑洞或者凹陷，而質(zhì)量比為5∶1的試樣在100倍和1000倍電鏡下表面均沒(méi)有明顯凹陷。

圖10 不同質(zhì)量比海藻酸鈉/碳酸鈣復(fù)合水凝膠的表面形貌

圖11為不同質(zhì)量比海藻酸鈉/碳酸鈣復(fù)合水凝膠的斷面形貌。使用電鏡觀察支架斷面時(shí)發(fā)現(xiàn)，3種質(zhì)量比的試樣斷面均比較粗糙。由圖11(b)，(c)可知，10∶1和5∶1的斷面有明顯孔隙，孔徑在微米至亞微米級(jí)。在10∶1的試樣斷面上可以清晰地觀察到支架內(nèi)部有大量的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而在5∶1的支架中未發(fā)現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由圖11(a)可知，1∶0的斷面和表面微觀形貌相近，凹凸不平,但只有少量孔隙。

圖11 不同質(zhì)量比海藻酸鈉/碳酸鈣復(fù)合水凝膠的斷面形貌

結(jié)合表面圖和斷面圖，相對(duì)海藻酸鈉與碳酸鈣質(zhì)量比為1∶0和5∶1的試樣，質(zhì)量比為10∶1的試樣表面更粗糙，有較多相互纏結(jié)的絲狀結(jié)構(gòu)和不規(guī)則凹陷，內(nèi)部為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，含有較多孔隙。粗糙的表面和絲狀組織可以更好地黏附細(xì)胞，有利于細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖。內(nèi)部的大量微觀孔隙不但為細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖提供更多的空間，更為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸送提供通道，因此質(zhì)量比為10∶1的試樣特征可為細(xì)胞的黏附和生長(zhǎng)提供良好的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

(1)復(fù)合凝膠內(nèi)部存在海藻酸鈉/氯化鈣離子交聯(lián)和海藻酸鈉/瓊脂糖基團(tuán)兩種網(wǎng)絡(luò)。

(2)不同比例的海藻酸鈉/瓊脂糖復(fù)合凝膠含水量差異較小，均處于90%左右。

(3)不同比例的海藻酸鈉與瓊脂糖對(duì)復(fù)合凝膠的性能均有較大的影響。其中，海藻酸鈉與瓊脂糖的體積比為2∶1的復(fù)合凝膠壓縮模量最高，達(dá)到0.353 MPa。

(4)加入碳酸鈣后復(fù)合凝膠中出現(xiàn)亞微米級(jí)孔隙。海藻酸鈉與碳酸鈣質(zhì)量比為10∶1的復(fù)合凝膠表面粗糙，斷面多孔，支架內(nèi)部存在大量網(wǎng)狀組織，這些特征可以為細(xì)胞黏附和生長(zhǎng)提供良好的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。