[发明专利]机械性能和生物活性良好的仿生骨修复材料及其制备方法

权利要求书

1.一种机械性能和生物活性良好的仿生骨修复材料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

步骤（一）：使用快速成型技术三维打印大孔径PCL支架，得到一级结构；

步骤（二）：将一级结构PCL支架的表面活化；

步骤（三）：采用胶原网络对一级结构PCL支架进行三维功能活化，得到二级结构Col-PCL支架；

步骤（四）：采用纳米羟基磷灰石颗粒对二级结构Col-PCL支架进行仿生矿化，得到三级结构AP-Col-PCL支架。

2.根据权利要求1所述的机械性能和生物活性良好的仿生骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（一）通过计算机辅助设计软件建立孔径大小为100～1500μm的三维PCL支架的CAD 模型，并将所述CAD模型转换为STL.格式文件，进行分层处理后输入熔融成型机数据处理软件中，利用3DP成型系统进行三维支架打印，所述三维支架打印时喷头走形方向按（0°，60°，120°）或者（0°，90°）逐层堆积。

3.根据权利要求2所述的机械性能和生物活性良好的仿生骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述三维PCL支架的孔径大小为1000μm。

4.根据权利要求2所述的机械性能和生物活性良好的仿生骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述三维支架打印的具体步骤包括：

A、将PCL颗粒原料放入快速成型机的熔化器中加热至50～180℃，使PCL材料成流动状态；

B、依据所述STL.格式的CAD图形，在计算的控制下，将流动状态的PCL材料由直径为 0.50mm的喷嘴沿X、Y轴在按照角度（0°，60°，120°）或者（0°，90°）挤出，降温至常态后凝固，然后沿Z轴下降一个高度再重复X、Y轴的运动，喷嘴中再挤出流动状态PCL材料，降温凝固时与上一层紧密粘结，如此一层一层堆积制作PCL支架；

C、根据需要，设计出不同形状的CAD模型，并将CAD模型以STL.格式文件导出，转移到成型系统中，按模式图成型模式制得不同形状的多孔三维PCL支架。

5.根据权利要求4所述的机械性能和生物活性良好的仿生骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，将PCL颗粒原料放入快速成型机的熔化器中加热至120℃。

6.根据权利要求1所述的机械性能和生物活性良好的仿生骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（二）通过采用碱处理法对所述PCL支架进行表面活化处理，所述表面活化处理的具体步骤包括：

D、将三维打印的PCL支架浸入3～7M的NaOH溶液中，40～120rpm处理12～48h，取出后三蒸水清洗至pH=6～8；

E、通过傅里叶变化红外光谱分析证实活化后PCL支架表面获得活化官能基团。

7.根据权利要求6所述的机械性能和生物活性良好的仿生骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述步骤D为：将三维打印的PCL支架浸入5M的NaOH溶液中，80rpm处理24h，取出后三蒸水清洗至pH=7.4。

8.根据权利要求1所述的机械性能和生物活性良好的仿生骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（三）的三维功能活化步骤具体包括：

F、将 I型胶原溶解到乙酸溶液中，制备得到1～50mg/ml的胶原凝胶；

G、将PCL支架浸没到所述胶原凝胶中，抽真空20～60mim，缓慢释放空气，得到胶原凝胶充满的PCL支架，并将上述PCL支架-50～-10℃冷冻12～48h；

H、在-80～-10℃条件下冷冻干燥上述PCL支架24～72h，得到海绵状胶原充满PCL支架的复合支架材料，采用20～70mM 的1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳化二亚胺盐酸化物对所述复合支架材料进行交联，交联条件为1～10℃、10～72h，交联完成后，采用1～12%甘氨酸溶液清洗10～80min，并采用大量去离子水清洗，调节至pH=6～8后，得到功能活化后的PCL胶原复合支架，即Col-PCL支架，再次于-80～-10℃条件冻干后，可长期保存于4℃。