[发明专利]可用于FDM3D打印机型的生物骨线材制造方法

说明书

技术领域

本发明属于生物打印骨修复领域，具体是一种可用于FDM 3D打印机型的生物骨线材制造方法。

背景技术

3D打印又称数字制造或者增材制造，是一种以数字模型文件为基础，通过逐层沉积的方法形成工件，不必实现制造模具。因此，3D打印具有快速、简单和个性化定制的特点。

FDM(Fused Deposition Modeling)3D打印技术是目前主流3D技术之一，但是目前FDM主要在桌面领域，打印的耗材主要是PLF,ABS树脂等，所打印的模型不能有更深层次的应用，因此，FDM机型的应用范围也被限制。

骨修复广泛采用商业化的骨缺损替代人工骨模型，但是由于是工厂化标准制造，其尺寸同一，难以满足所有人需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于FDM 3D打印机型的生物骨线材制造方法。旨在拓展FDM 3D打印的应用范围，将FDM 3D打印机型应用到生物打印领域，降低生物打印的准入门槛，利用生物骨线材作为原料，与3D扫描建模结合，制造可以个性化定制的骨修复模型。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种可用于FDM 3D打印机型的生物骨线材制造方法，该生物骨线材制造方法包括：

按重量计，称取10-90％的PLA作为粘结剂，90-10％的羟基磷灰石和β-磷酸三钙作为人工骨诱导修复基质；

用溶剂将所述人工骨诱导修复基质超声分散，得到分散液A；

采用机械搅拌方法将所述粘结剂溶解到所述分散液A中，得到混合物B；

将所述混合物B烘干，除去多余溶剂，得到块体的混合物B；

将所述块体的混合物B用双螺杆挤出机挤出成直径1.75毫米的线材，即制得所述生物骨线材。

优选的，所述PLA为生物级L型PLA或D型PLA，或者二者的混合物。所述羟基磷灰石为生物级纳米级羟基磷灰石，所述β-磷酸三钙为生物级纳米级β-磷酸三钙。

优选的，所述溶剂采用氯仿、1,4二氧六环或者丙酮。溶解时均需要超声分散避免羟 基磷灰石和β-磷酸三钙团聚。

优选的，在将块体的混合物B加工成线材的步骤中，双螺杆挤出机的挤出转速为200-600r/min，挤出温度为190-250摄氏度。

优选的，所述β-磷酸三钙和羟基磷灰石的重量比为1:3-3:1，例如：1:3,1:2,1:1,2:1,3:1。其中，羟基磷灰石作为新骨沉积基底，β-磷酸三钙诱导骨生长并同时溶解，调节羟基磷灰石和β-磷酸三钙二者比例可以实现新骨生成沉积和骨支架降解速率平衡。

上述方法制得的生物骨线材可以直接在FDM 3D打印机型上打印成为骨头模型，用于缺损骨修复治疗。可见，本发明制造的生物线材，与桌面机结合可直接打印可吸收的骨修复模型，极大的丰富了生物打印的范围，降低了生物打印的准入门槛。

上述制造方法中，溶解时先将将羟基磷灰石和β-磷酸三钙分散，再溶解PLA，这样可以使PLA和羟基磷灰石以及β-磷酸三钙均匀混合，避免固体颗粒团聚而堵塞打印头。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

实施例1可用于FDM 3D打印机型的生物骨线材制造方法包括：

按重量计，称取70％的PLA作为粘结剂，15％的生物级纳米羟基磷灰石和15％的生物级纳米β-磷酸三钙作为人工骨诱导修复基质；

采用氯仿将羟基磷灰石和β-磷酸三钙分散，超声1h，得到分散液A；

采用机械搅拌的方法，将PLA溶解到分散液A中，搅拌时间为1h，得到混合物B；

将上述混合物B通过烘干除去多余溶剂，得到块体的混合物B；

将块体的混合物B用双螺杆挤出机挤出成直径1.75毫米的线材，挤出速率为400r/min，挤出温度为200摄氏度，挤出的线材长度为50米，该线材即为可用于FDM 3D打印机型的生物骨线材。

将得到的线材插到FDM 3D打印机型的送料口，输入骨头STL模型，用软件切片生成自动打印路径。设置打印温度为215℃，填充密度为100％，切片层厚是0.2mm，点击开始打印按钮，等待打印完毕，就得到最终的骨头修复模型。

实施例2：

按重量计，称取50％的PLA作为粘结剂，15％的生物级纳米羟基磷灰石和35％的生物级纳米β-磷酸三钙作为人工骨诱导修复基质；

采用1,4二氧六环将羟基磷灰石和β-磷酸三钙分散，超声1h，得到分散液A；