4、组织工程用多孔材料的多方面评估与分类

组织工程用多孔材料的多方面评估与分类

1. 引言

在材料生产技术领域，如生物反应器、水过滤器、血液透析解毒、组织工程等方面，多孔材料（如膜或支架）起着重要作用。这些材料通常基于陶瓷、聚合物或它们的复合材料，其孔隙率是影响实际应用的重要属性。然而，孔隙的几何形状不规则，难以用简单的几何概念描述，这使得多孔材料的分类变得困难。

传统的模式识别问题处理的是相对规则、定义明确的对象的相似性类别，但多孔材料的孔隙大小和形状差异大，无法基于简单几何概念分类。不过，通过计算机辅助分析扫描电子显微镜（SEM）图像结合统计方法，可以有效研究材料的孔隙率，了解孔隙的形态结构，如大小、密度、形状和连通性等。

目前，生物细胞在多孔环境中的繁殖、定居和生长机制尚未完全明确，大孔的大小和几何形状对组织种植效果的影响也有待研究。因此，需要选择易于测量的数值参数作为多孔材料在生物细胞培养中应用的分类标准。本文旨在对用于生物细胞培养支架的聚乙烯吡咯烷酮膜中的大孔进行分类，首先选择合适的可测量参数来描述和分类孔隙，特别关注直径大于80μm的孔隙以及直径为2 - 6μm的通道（这些通道可使细胞在孔隙间传播）。

2. 材料与方法

2.1 材料

使用Hitashi TM1000型扫描电子显微镜（SEM），加速电压为15 kV，通过反相法获得300×和1000×放大倍数的聚乙烯吡咯烷酮膜样本图像。300×放大倍数的图像包含更多对象，更适合进行孔隙的统计分析。研究考虑了两种通过不同方法制备的膜：I型（PLLA:PVP比例为1:1）和II型（PLLA:PVP:Pluronic比例为100:100:25）。

图像中可观察到两种类型的孔隙：小孔