[发明专利]选区激光烧结中用纳米氧化钛增强镁黄长石骨支架的方法

权利要求书

1.一种利用纳米二氧化钛(TiO₂)粉末增强增韧镁黄长石(AK)骨支架，并利用选区激光烧结(SLS)技术制备具有可控微孔结构的三维多孔陶瓷骨支架的方法，其具体所采用的工艺为：

(1)纳米/微米混合粉末的制备：利用电子天平称量一定量的AK粉末，再取质量分数为1-5％的TiO₂粉末加入AK粉末中，利用机械混合的方法使两种粉末混合均匀。其中，AK粉末的颗粒尺寸为1-40μm，纯度大于98％，熔点为1260℃；TiO₂粉末为金红石型，平均颗粒尺寸为20nm，纯度大于99.9％，熔点为1850℃；

(2)生物陶瓷多孔支架的设计和制备：首先利用三维设计软件设计多孔支架，将设计好的三维数据模型导入计算机进行分层切片处理，得到每一层的截面轮廓信息。然后，在工作台上均匀地铺上薄薄的一层AK/TiO₂混合粉末，铺粉厚度为0.1-0.2μm，计算机根据界面轮廓信息精确地控制激光对粉末进行有选择性的烧结，一层烧结完成后，工作台下降一个粉层的高度，开始下一层粉末的烧结，往复循环，最终制备出三维多孔陶瓷骨支架；

(3)支架的力学性能测试：将所制备的支架样品经镶嵌和抛光处理后，在显微硬度仪上，用300gf的负载在抛光表面用锥形金刚石压头产生一系列压痕，测量裂纹长度，通过计算获得支架的断裂韧性。将制备的多孔支架置于电子万能材料试验机测得支架的压缩强度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：AK粉末的颗粒尺寸为1-40μm，纯度大于98％，熔点为1260℃；TiO₂粉末为金红石型，平均颗粒尺寸为20nm，纯度大于99.9％，熔点为1850℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：利用AK粉末来制备多孔支架，植入人体后能够释放一定浓度的Si和Mg离子，促进骨细胞的增殖和分化，使支架具有良好的生物相容性。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：利用质量分数为1-5％的纳米TiO₂粉末，在烧结过程中，一部分纳米TiO₂位于AK晶内，另一部分位于晶间，两种结构共同作用产生多重界面和穿晶断裂效应，从而大大改善了陶瓷支架的力学性能。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：向微米的AK粉末中加入纳米TiO₂粉末，双粒度混合粉体可以提高陶瓷的烧结性能。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：利用选区激光烧结制备具有可控微孔结构的三维多孔生物陶瓷骨支架，为细胞的粘附、增殖和分化提供了合适的微环境。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：涉及一种在选区激光制备多孔陶瓷骨支架过程中利用纳米氧化物增强增韧相来提高生物陶瓷支架力学性能的方法，该方法具有制备工艺简单、技术参数容易控制、操作方便和产品性能良好的特点，可用于骨组织工程领域。