[发明专利]一种含海藻酸钠的三维支架的常态成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种含海藻酸钠的三维支架的常态成型方法。

背景技术

三维打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用可粘合的材料，通过选择性地逐层堆积材料，最终形成产品的三维实体的技术。与传统的骨组织工程支架构建方法相比，三维打印技术具有无可比拟的优势：可自由设计支架的三维结构，通过调整加工参数获得精确的外形尺寸、内部完全贯通的预血管化网络、可控的孔隙率以及获得多变可控的机械强度。骨组织工程发展的趋势要求生长因子甚至细胞与材料共混后共同打印构建骨修复支架。

目前，用于构建骨组织工程支架的三维打印技术主要有以下几种：光固化成型技术、选择性激光烧结技术、熔融沉积技术和低温沉积技术。光固化技术，主要使用光敏材料，通过激光或紫外光源的照射凝固成型。选择性激光烧结技术的工艺流程是激光在计算机控制下根据截面分层信息对粉末材料选择性地进行烧结，一层完成后再进行下一层烧结，最终得到烧结好的三维支架，是一种热成型工艺。熔融沉积技术是将热塑性材料加热熔融，挤出后按支架断面形状逐层堆积，最后经自然冷却固化得到三维支架的方法。低温沉积制造的工艺流程是将溶液态成型材料挤压或喷射到低温环境中，冷冻凝固，随后冷冻干燥使得溶剂挥发，留下梯度孔隙结构的支架。综合现有技术，发现这些方法存在以下弊端：成型的条件苛刻、复杂，需要如高温、超低温、紫外光照射及使用有机溶剂等条件，这些苛刻的成型条件势必使生长因子和细胞失活，不利于三维打印技术在骨组织工程中的推广应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种含海藻酸钠的三维支架的常态成型方法，该成型方法温和，工艺简单，避免传统成型技术的苛刻条件使得生长因子或细胞在构建三维支架的过程中失去活性，为生长因子或细胞与材料共同打印构建骨组织工程支架提供了非常合适的成型条件。

一种含海藻酸钠的三维支架的常态成型方法，包括以下步骤：

(1)制备含海藻酸钠的三维支架

将海藻酸钠溶解在溶剂中得到海藻酸钠溶液，在所述海藻酸钠溶液中加入聚乙烯醇(PVA)，80-95℃下搅拌均匀得到浆料；然后以所述浆料作为三维打印的浆料，在常温下打印得到含海藻酸钠的三维支架；

(2)成型

将所述含海藻酸钠的三维支架在常温下浸泡于钙盐溶液中反应10-24h进行固化成型，洗涤、冷冻干燥后得到含海藻酸钙的三维支架。

优选地，所述海藻酸钠的粘度为1.05-1.15Pa·s。

优选地，所述海藻酸钠溶液的质量浓度为8％-12％。

优选地，所述溶剂为去离子水或蒸馏水。

优选地，所述浆料中，还添加有生物活性玻璃，所述生物活性玻璃与所述海藻酸钠的质量比为x:1，其中0<x≤1。所述生物活性玻璃可以提高三维支架的生物活性和力学性能。

更优选地，所述生物活性玻璃与所述海藻酸钠的质量比为0.5:1。

优选地，所述生物活性玻璃包括以下摩尔百分数的组分：6％Na₂O、8％K₂O、8％MgO、22％CaO、54％SiO₂和2％P₂O₅。

优选地，所述生物活性玻璃为1393型。

优选地，所述浆料中，所述聚乙烯醇的质量为所述海藻酸钠质量或所述海藻酸钠与所述生物活性玻璃总质量的1/6-1/2。

优选地，所述钙盐为氯化钙或硝酸钙。

优选地，所述钙盐溶液的浓度为0.5mol/L-5mol/L。

优选地，所述含海藻酸钠的三维支架的形状为长方体。

优选地，所述含海藻酸钠的三维支架的底面边长为5-15mm，高度为2.4-6mm，行间距为1.15mm-1.50mm。

聚乙烯醇(PVA)作为粘合剂，可以使海藻酸钠和生物活性玻璃粘合在一起，防止三维支架的塌陷。

打印时，支架的行间距越大，最终得到的含海藻酸钙的三维支架的孔隙率越大，支架的压缩强度越小；相同行间距时，随着生物活性玻璃含量增加，含海藻酸钙的三维支架的压缩强度先增加后减小，当生物活性玻璃和海藻酸钠的质量比为0.5:1时，三维支架的压缩强度最大。