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一种骨修复支架的3D打印浆料、骨修复支架及其制备方法和应用

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-10-17 14:18:46

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:天津市滨海新区| 门松 | 2022-10-28 15:16:20
本发明提供了一种骨修复支架的3D打印浆料,所述骨修复支架的3D打印浆料由质量体积浓度为4 8%的聚乙烯醇水溶液、氧化铜以及含有钙磷的生物陶瓷材料组成,其中,所述含有钙磷的生物陶瓷材料与所述聚乙烯醇水溶液的质量体积比为2.5 3.5g/mL,所述氧化铜与所述含有钙磷的生物陶瓷材料的质量比为0.005 0.05:1。所述3D打印浆料配方简单、成分安全,其配方中不含分散剂和除泡剂等,得到浆料的粘度合适、适合连续挤出的3D打印。本发明还提供了基于该3D打印浆料构建骨修复支架的方法及得到的支架。
1.一种骨修复支架的3D打印浆料,其特征在于,所述骨修复支架的3D打印浆料由质量体积浓度为4-8%的聚乙烯醇水溶液、氧化铜以及含有钙磷的生物陶瓷材料组成,其中,所述含有钙磷的生物陶瓷材料与所述聚乙烯醇水溶液的质量体积比为2.5-3.5g/mL,所述氧化铜与所述含有钙磷的生物陶瓷材料的质量比为0.005-0.05:lo 2.如权利要求1所述的3D打印浆料,其特征在于,所述含有钙磷的生物陶瓷材料为羟基磷灰石、磷酸八钙、磷酸钙或双相磷酸钙,粒径为10-1 5μι。 3.如权利要求1所述的3D打印浆料,其特征在于,所述氧化铜与所述含有钙磷的生物陶瓷材料的质量比为0.01-0.03:1ο 4.如权利要求1所述的3D打印浆料,其特征在于,所述骨修复支架的3D打印浆料的粘度为200-300Pa.S。 5.一种骨修复支架的制备方法,其特征在于,包括如下步骤: (1)配制聚乙烯醇水溶液;称取含有钙磷的生物陶瓷材料以及氧化铜,加入所述聚乙烯醇水溶液,将得到的混合物混合均匀,得到骨修复支架的3D打印浆料.

近年来,由于工伤事故、交通事故、骨科疾病等导致的骨缺损呈现出高的发病率,加之我国目前正走向老龄化社会,与老年人口相关的骨科退行性疾病不断增加,导致对骨修复生物材料的需求量越来越大。目前,骨组织工程技术克服了传统骨缺损移植技术的缺点,为临床骨修复治疗提供了一种新的选择。其中,多孔骨支架的设计和构建,是决定骨组织工程修复效果的核心要素之一。

传统的支架成型方法(如沥滤法、发泡法、相分离法、颗粒烧结法等)自动化程度不高,难以充分保障支架孔结构的构建质量,而且无法对微观结构进行灵活设计和精确构建。近年来,3D打印作为一种新兴的先进工艺技术,成为制备骨修复支架的理想选择之一。其中3D Plotting打印技术(以下论述3D打印特指该技术)是借助空气挤出浆料纤维,通过纤维不断的层层堆叠,构建多孔支架。它可以借助计算机辅助设计和尖端的打印设备,灵活构思和完整打印具备复杂微观结构的三维实体,目前在构建骨修复陶瓷支架方面广泛使用。

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骨修复支架为所述含有钙磷的生物陶瓷材料和氧化铜构成的三维多孔支架。所述骨修复支架的孔隙率为50-70%。所述骨修复支架的孔洞的连通率为100%。

采用特定配比的聚乙烯醇水溶液、含有钙磷的生物陶瓷材料以及氧化铜,可以得到浆料粘度合适、适合连续挤出的3D打印浆料。通过高速匀质机进行分散、超声与抽真空相结合的方式进行除泡,可以免除分散剂、除泡剂的使用,其配方简单、成分安全。所述骨修复支架的制造方法成本低廉,依托3D打印技术的高度设计性,实用性较强。

技术合作

对比实施例1和本发明实施例1制得的骨修复支架的截面的SEM图如图5所示,其中(A)为对比实施例1,(B)为本发明实施例1的。与实施例1相比,由于未经除泡处理,对比实施例1得到的骨支架内部存在较多不规则的孔(图5的A中周围四角),这会大大影响骨支架的力学性能和稳定性。值得注意的是,图5的A、B中间的大黑孔是多孔支架本身的孔,是截面视图观察到的浆料纤维之间的孔。

对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。