[发明专利]基于3D打印的骨修复生物陶瓷材料及制备方法

说明书

一种基于3D打印的骨修复生物陶瓷材料，其由β‑磷酸三钙、羟基磷灰石和分子量为10万‑12万、粘度为0.79dL/g‑0.84dL/g的聚乳酸制成，结构为孔隙率为70％‑90％的三维网格状结构，构成网格的线径为100μm‑300μm。其制备方法包括：将聚乳酸溶解于氯仿中配制成质量浓度为15％‑20％的溶液；将β‑磷酸三钙、羟基磷灰石加入到该溶液搅拌至均一稳定制得复合浆料；将所述复合浆料加入3D打印设备打印，将打印的生物陶瓷材料的前驱体抽真空使氯仿充分挥发，得到产物。该陶瓷材料降解速率可调、力学性能和生物相容性好,能适应骨软骨细胞共同培养和生长因子或小分子多肽的复合,可用于骨软骨的同时修复。

技术领域

本发明属于生物医学材料领域，具体涉及基于3D打印的用于骨软骨缺损修复的生物陶瓷材料，并涉及其制备方法。

背景技术

我国每年因交通事故和生产安全事故导致众多的创伤骨折，加上骨肿瘤、股骨头缺血性坏死等骨科疾病，造成300多万的骨缺损病例。临床上，由于自体骨来源有限，异体骨和异种骨存在免疫排斥反应，且存在潜在的病原传播危险等缺陷，迫切需要研发骨组织修复材料，用于治疗骨缺损。传统的支架材料及制备技术难以大批量构建形状各异的复杂骨修复材料，以满足临床上个性化修复的需要。临床需要的骨组织修复支架材料要适用于不同的患者以及不同的症状，其外形及微观结构因人因症而异。这类个性化修复的临床需求迫切需要具有个性化结构和性能的支架材料。三维打印等快速成型构建支架材料的新技术因此得到人们越来越多的关注。

国家《“十二五”发展规划纲》关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定中明确指出：加快先进医疗设备、医用材料等生物医学工程产品的研发和产业化，促进规模化发展。可见国家对医疗器械及生物医用材料发展以及在国民经济中所处地位的重视。

三维打印技术，源自快速成型(Rapid Prototyping，RP)技术，是当今世界上飞速发展的制造技术之一。快速成型是在计算机辅助设计和制造技术、激光技术和材料科学技术的发展，以及与各种成型技术的结合的基础上出现的一种新型材料加工工艺，基本原理为根据CAD,UG,PROE等建模软件进行三维模型建立，再利用切片软件进行切片，生成如G代码数据，利用激光、数控技术将原材料精确堆积，在没有传统模具和夹具的情况下，快速制造出任意复杂形状而又具有一定功能的三维实体模型或零件。将快速成型技术应用于生物材料的研制是材料科学和现代制造技术发展的必然结果，快速成型技术的出现，不仅大大缩短了生物材料的开发周期，降低了研发费用，同时解决了近代临床医学创伤技术中一些重大的三维重建的科学技术性难题。特别是在复杂形状的人工骨替代物的制造方面更显示出它的独特优势。快速成型技术快速精确的特点及其发展为组织结构个性化加工提供了一个很好的途径，可以根据病人个性化的要求制作出适用于其特殊要求的修补或移植假肢，快速成型生物材料制造是材料科学科与先进制造技术学科交叉的结果，也是当代技术进步的必然结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于3D打印的骨修复生物陶瓷材料及制备方法。该骨修复生物陶瓷材料降解速度可调，生物相容性好，而且能适应骨软骨细胞共同培养及生长因子或小分子多肽的复合，可以进行骨和软骨的修复移植。

本发明中一些地方将聚乳酸简写为PLA，纳米级羟基磷灰石简写为nano-HA，β-磷酸三钙简写为β-TCP，氯仿简写为CHCl₃。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种基于3D打印的骨修复生物陶瓷材料，该生物陶瓷材料由β-磷酸三钙、羟基磷灰石和分子量为10万-12万、粘度为0.79dL/g-0.84dL/g的聚乳酸制成，该生物陶瓷材料的结构为孔隙率为70％-90％的三维网格状结构，构成网格的线径为100μm-300μm。

在上述的基于3D打印的骨修复生物陶瓷材料中，优选地，所述β-磷酸三钙和羟基磷灰石的质量比为1:3-3:1，所述生物陶瓷材料中聚乳酸的质量百分含量为10％-90％。