[发明专利]一种用于生物活性材料的3D打印铸造成型方法

说明书

本发明公开了一种用于生物活性材料的3D打印铸造成型方法，采用3D打印铸造生物活性材料兼容的模壳，3D打印材料为常温或略高于常温即可溶解于溶剂中的材料，确保生物活性细胞在铸造过程中不会完全灭活，进行铸造后在常温条件下进行无损伤脱模起模，实现铸造成型产品的外形与结构。首先，按照需要运用电脑软件对拟铸造加工的产品进行模壳三维图绘制；通过3D打印机打印出模壳；然后，制备含有活性细胞的生物活性材料，注入模壳内进行铸造；进行常温或低温条件下溶解脱模，在活性生物材料不完全失去活性的前提下去除铸造模具，获得铸件成品。3D打印铸造成型方法可在确保细胞活性的前提下制造各种形状的具有生物活性的结构产品。

技术领域

本发明涉及3D打印铸造技术领域，具体地说，涉及一种用于生物活性材料的3D打印铸造成型方法。

背景技术

随着医学及生物学科技进步与发展，人类对于生物活性材料的研究应用的需求越来越大，其在人造血管、器官、组织、生物反应器等方面具有极大的应用需求。目前，生物活性材料的使用均需要特定的形状实现其专有的用途，其制备需要一定的成型手段，以人造血管制作方法为生物活性材料成型技术中最具代表性。

在实际应用中，人造血管的制作采用生物相容材料，常用材料有膨化聚四氟乙烯、聚氨酯PU、聚酯纤维等人造化合物，该类高分子材料人造血管具有很大的局限性，兼容性较差、使用年限短、远期通畅率差等问题，远不如含有生物活性细胞的人造血管性能优异。发明专利CN104146794A公开了“一种用于3D生物打印的血管成型装置及方法”，该方法使用旋杆进行打印，加入活性生物细胞有效提高了人造血管的兼容性，但由于其打印方式的局限性，该方法不适用于交叉管等形状的制作。

人造血管的常用方法有织造成型和3D打印:织造的方法有针织、编织和机织，织成管状织物后，经后处理加工成为螺旋状的人造血管，可随意弯曲而不致吸瘪，可以编制分叉管等特殊形状，但其成型后力学性能较差。目前人造血管的3D打印仅能打印出直管形状，对复杂形状血管如交叉型等,3D打印技术很难满足实际的需求。

在发明专利CN201310502875.7公开了“一种复合生物活性材料微区雕刻3D仿生人工骨的方法”，即采用生物活性材料为原材料，进行3D打印制作所需形状的人造骨骼的方法，该方法仅可以进行微区打印制作，且制作过程较繁琐，需逐层打印且在各层之间需涂有生物活性胶水，不适合大区域、大面积、大体积的生物活性材料制作。

目前的生物活性材料的成型技术也常采用活性铸造方式进行制作，铸模材料采用生物兼容材料，对铸铸造条件有着严格的要求，对于大型或极小型模具制作有较大困难；生物活性材料铸造可以在保证所需形状的同时确保其力学性能，但其铸造起模技术采用模具破坏处理以取得铸件，多采用敲、碰等方式处理壳模，在起模过程中极易损伤铸件表面，目前现有的生物活性材料铸造技术具有很大的使用局限性。目前现有3D打印技术难以满足大型复杂形状生物活性材料成型的打印。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种用于生物活性材料的3D打印铸造成型方法。该成型方法基于3D打印铸造生物活性材料兼容的模壳，其采用3D打印材料为常温或略高于常温即可溶解于溶剂中的材料，确保生物活性细胞在铸造过程中不会完全灭活，进行铸造后无伤损脱模起模的技术，确保铸造成型产品的外形与结构的实现。

本发明用于生物活性材料的3D打印铸造成型方法，其特征在于包括以下步骤:

步骤1.根据需要加工得到的产品参数，设计相应所需的模具形状及尺寸，利用电脑软件绘制模具的3D图纸；

步骤2.使用在低温或常温下即0℃～55℃可溶解，且溶解条件不对生物活性造成完全灭活的3D打印材料，根据模具图纸利用3D打印机进行3D打印制造，得到铸造模具；

步骤3.根据铸造用生物活性材料的性能选择、制备所需生物活性材料，将生物活性细胞加入铸造选用材料中，并在其中加入充足的养分，用以供给生物活性细胞正常生长分裂所需营养；