[发明专利]一种机械活化制备适合3D打印的磷酸钙基复合材料的方法

说明书

一种机械活化制备适合3D打印的磷酸钙基复合材料的方法，其步骤是：A、合成天然高分子‑磷酸氢钙粉体，配制钙盐溶液和磷酸盐溶液，将天然高分子加入钙盐溶液中得到混合溶液，磷酸盐加入混合溶液，搅拌1‑4h，离心洗涤、干燥；B、制备天然高分子‑磷酸钙粉末；C、机械活化天然高分子‑磷酸钙粉末，将天然高分子‑磷酸钙粉末加入无水乙醇得该粉末的乙醇溶液，再将乙醇溶液倒入研磨罐，球磨；D、配制固化液；E、将机械活化天然高分子‑磷酸钙粉末和固化液混合均匀，即得。该方法制得的磷酸钙基复合材料适用于3D打印磷酸钙基支架，以其作为原料，用挤压成型的3D打印方法得到的磷酸钙基支架的力学性能好、可靠性高，打印效率高，且浆料的利用率高。

技术领域

本发明涉及一种适合3D打印的磷酸钙基复合材料的制备方法。

背景技术

因疾病、人口老龄化和交通事故等因素造成骨缺损的患者每年达数百万人，给患者的生活带来不便，因此骨修复材料是临床需求量最大的生物材料之一(Fillingham Y,Jacobs J.Bone graft and their substitutes.The Bone and Joint Journal,2016,98-B(1 Suppl A):6-9)。骨的无机成分主要是磷酸钙(Calcium phosphate,CaP)，磷酸钙基生物材料具有优良的生物相容性。同时，多孔磷酸钙基三维支架可保证细胞和组织的长入及营养和代谢产物的输运(Bouler JM,Pilet P,et.al..Biphasic calcium phosphateceramics for bone reconstruction:A review of biological response.ActaBiomaterialia,2017)。因此，磷酸钙基多孔支架被广泛应用于临床骨缺损填充。

传统的磷酸钙基多孔支架制备方法有粒子浸出法、气体发泡法和有机泡沫浸渍法等(Zhang J,Zhou HJ,et.al..RhBMP-2-loaded calcium silicate/calcium phosphatecement scaffold with hierarchically porous structure for enhanced bone tissueregeneration.Biomaterials.2013,34(37):9381-9392.)。粒子浸出法制备多孔支架的孔径可调，但孔隙贯通性较差；气体发泡法简单且不引入杂质，但孔隙尺寸、形状和分布难以控制；有机泡沫浸渍法制备多孔支架孔隙结构可调控、孔隙连通性高，但其制备的支架力学强度较低。此外，这些方法均制备出的支架，其形状和尺寸难以与患者的骨缺损精确匹配；从而将增加术期并发症的发生率，如骨不愈合或延迟愈合。

3D打印(Three dimensional printing)又叫快速成型，是20世纪90年代出现的一种以数字模型文件为基础设计三维模型，采用分层制造和逐层叠加的原理构造实体的技术，具有制造个性化、复杂精细化和多样化等特点(Tang D,Tare RS,et.al..Biofabrication of bone tissue:Approaches,challenges and translationfor bone regeneration.Biomaterials,2016,83:363-382.)。3D打印得到的自然组织器官组成结构相似的修复体，在医学领域得到尝试性应用，成为当今制造业的热点之一。基于患者骨缺损的个性化形状和骨组织多孔结构的医学图像设计模型，计算机精确控制复杂外形与内部精细结构的一体化制造，可使其不规则的宏观外形与骨缺损相精确匹配，仿骨精细微观结构促进骨整合，实现针对不同患者特定需求的个性化定制，以满足不同患者的骨缺损形状(Trombetta R,Inzana J,et.al..3D printing of calcium phosphate ceramicsfor bone tissue engineering and drug delivery.Annals of BiomedicalEngineering.2017,45(1):23-44.)。