[发明专利]一种基于盐模具的高孔隙化生物支架的间接3D打印方法

说明书

一种基于盐模具的高孔隙化生物支架的间接3D打印方法，先在计算机中将设计的高孔隙支架模型以STL格式在光固化3D打印机上逐层打印出光敏树脂模型，再将树脂模型放入固定容器中用细小的可溶性盐粒包埋起来，通过在盐中渗入水、振动、挤压以及抽真空的方法减少盐模具的孔隙率，再将整个模具放入干燥箱中干燥除去水分，干燥后的模具置于高温炉中烧结数小时除去模具中的光敏树脂，再将熔化的生物材料注入模具填充被烧除的部分，待生物支架完全固化后将模具放入水中水洗脱模，得到高孔隙生物支架；本发明具有材料适用范围广、可制造高孔隙率支架、成型支架表面质量好、机械强度高、可快速脱模、模具对支架无毒无害、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及生物材料和生物制造领域，具体涉及一种基于盐模具的高孔隙化生物支架的间接3D打印方法。

背景技术

组织工程是近30年来随着细胞生物学、生物材料学和机械制造技术发展而出现的一门新型交叉学科。在组织工程中，制造生物可降解支架为细胞生长分化、输送营养等是重要的研究内容。为了控制生物支架的宏观外形和内部微观结构，3D打印是目前最常用的制造技术手段。目前的主要3D打印方法主要包括光固化成型、熔融沉积、选区激光烧结、细胞打印等。这种方法可以根据设计的模型制造具有复杂结构的生物支架，且成型效率高，但是不同工艺在孔隙结构、支架材料的选择、成型质量、支撑去除、生产成本等方面不能同时兼顾。

利用3D打印+陶瓷烧结的方法，在硬组织骨支架方面的应用得到较好的发展，先用3D打印的方式做出树脂模型负型后，再用灌注的方法将生物陶瓷浆料填充于负型树脂模型周围，待固化后，利用高温烧结的方法去除树脂模型负型，得到生物陶瓷支架；这种方法在硬组织骨支架的成型方面有较好的应用，但对于软组织高孔隙化生物支架的制备，传统的3D打印、骨支架陶瓷烧结在结构、工艺和材料性能方面都无法满足其成型要求，对于低温高分子生物材料支架的制备没有较好的解决方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于盐模具的高孔隙化生物支架的间接3D打印方法，使用可溶性盐作为模具材料，在生物支架浇铸成型后，可以通过水洗的方式脱模，采用本发明所述的加工方法可以实现支架的高孔隙化成型、具有较好的机械强度、对人体无毒无害、同时降低制造成本。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于盐模具的高孔隙化生物支架的间接3D打印方法，包括以下步骤：

1)光固化成型：在计算机软件中设计高孔隙支架模型，以STL格式导出到光固化3D打印机上逐层打印光敏树脂支架；

2)造粒：以可溶性性盐为基本原料，以研磨的方式将可溶性性盐的粒径磨至0.2-100μm，得到可溶性盐颗粒；

3)挤压成型：将步骤1)得到的光敏树脂支架放入固定容器中，用步骤2)得到的可溶性盐颗粒填充于光敏树脂支架周围直至将其全部包埋覆盖，然后向固定容器中渗入水，使可溶性盐颗粒表面溶解，同时使用振动仪振动固定容器并将可溶性盐颗粒挤压密实，抽真空排出可溶性盐颗粒间的空气，随后将盛放有光敏树脂支架和可溶性盐颗粒的固定容器放入干燥箱进行干燥处理，使得表面溶解后的可溶性盐颗粒粘接在一起后形成可溶性盐块，去除固定容器，得到可溶性盐块和光敏树脂支架的第一复合体；

4)烧结：将步骤3)得到的第一复合体放入高温炉中，并在第一复合体下垫陶瓷片作为承烧板，然后升温，以1～5℃/min的升温速率由室温升温至100℃，接着以0.5～5℃/min的升温速率由100℃升温至250～400℃，保温时间为30～240min；然后以1～5℃/min的升温速率升温至烧成温度700℃～800℃，烧成时间为180～300min，使得第一复合体中的光敏树脂支架充分燃烧气化；

5)出炉：将步骤4)烧成后的产品随炉冷却至200℃以下取出，自然冷却至室温即得到高孔隙光敏树脂支架的盐模具；