[发明专利]一种个性化仿生骨组织支架的制备装置

说明书

本发明提供一种个性化仿生骨组织支架的制备装置，包括通过转接头连通的个性化模具和冷循环系统；所述个性化模具包括模具锁扣、通过模具锁扣连接的模具外壳、设置在模具外壳内中轴线上的中心冷源铜管和设置在模具外壳上的浆料注入口；所述冷循环系统包括冷冻循环箱、微型隔膜泵、冷源传导铜柱和制冷压缩机；所述冷源传导铜柱连接冷冻循环箱和制冷压缩机；所述冷冻循环箱内灌注有冷冻液；所述冷冻液沿冷冻循环箱外接管道经微型隔膜泵作用进入中心冷源铜管实现循环冷凝。本发明的制备装置，改变传统的单端冷源方式，采用个性化仿生骨组织模具，实现能够制备出个性化匹配的仿生骨支架的功效。

技术领域

本发明涉及生物医用材料设备技术领域，具体来说，涉及一种个性化仿生骨组织支架的制备装置，尤其是涉及一种个性化层板状梯度多孔仿生骨组织支架的制备装置，以及制备该装置的方法和制备该个性化层状梯度多孔仿生骨组织支架的方法。

背景技术

骨修复支架材料应有良好的可塑性、生物相容性、骨传导性、生物活性和可降解性，具有高孔隙率且连通的多孔结构和足够力学强度等特性。但现有的骨修复材料，如钛及钛合金、不锈钢和钴铬合金等金属植入材料虽可个性化的根据骨缺损形态设计形态并且具有良好的力学强度，但其缺乏生物活性，不降解；磷酸钙陶瓷具有生物活性，体内能降解，但其力学强度低；高分子材料在体内可降解，但其力学强度低、缺乏活性。多孔结构是骨长入支架的结构基础，支架降解与新骨形成的速度之间的适配性是骨修复成功的关键，根据原缺损骨外形成骨，完成骨替代是骨缺损修复的最终目的。因而，设计和制备新型骨修复支架材料必需考虑多孔结构、支架降解和支架力学强度稳定之间的适配性、支架外形的个性化设计与制造。自然骨的结构特点是可适应局部应力与应变要求，呈规则排列的板层结构。基于此，本发明拟从结构仿生入手，研发一种能制备个性化骨组织支架材料的装置。

理想的组织工程支架应具有较高的孔隙率和相互连通的结构，促使细胞粘附、生长和新组织生成，并有利于养分和新陈代谢产物的运输，最终支架可以被细胞和细胞外基质所替代。高孔隙率多孔磷酸钙修复材料是目前研究的热点，传统的造孔方法有造孔剂法、有机泡沫浸渍法、发泡反应法、溶胶-凝胶法等，然而传统方法制备的多孔磷酸钙陶瓷支架的孔隙特征为无序的多孔材料，孔隙度和孔径不可控，多孔材料的力学强度低，细胞及血管只能部分长入支架，限制了临床应用。冰模板法在多孔陶瓷制备方面优势明显，通过调节工艺参数，有效地调控材料的孔隙度、孔径和孔隙方向，形成一种有序的、层板状排列的、相互连通的多孔结构，为细胞的均匀分布和生长提供足够的空间，有利于细胞及血管长入支架材料内部，同时也有利于营养物质和代谢产物的扩散交换。中国发明专利《梯度多孔生物陶瓷支架的制备方法》(专利号2009100241469)公开了一种以冰为模板制造一种梯度多孔磷酸钙陶瓷，通过制造三维壳体、浇筑生物陶瓷浆料、冷冻干燥和烧结等步骤制备出了外部相对致密、内部具有定向排布的层板状多孔结构的多孔生物陶瓷支架。这种方法所制备的支架材料虽然内部具有有序的层板状多孔结构，但是该支架因外周结构致密而导致细胞及血管难以进入支架内部，从而影响支架内成骨。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提供了一种个性化仿生骨组织支架的制备装置，其改变传统的单端冷源方式，采用个性化仿生骨组织模具，实现能够制备出个性化匹配的仿生骨支架的功效。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供一种个性化仿生骨组织支架的制备装置，包括通过转接头连通的个性化模具和冷循环系统；

所述个性化模具包括模具锁扣、通过模具锁扣连接的模具外壳、设置在模具外壳内中轴线上的中心冷源铜管和设置在模具外壳上的浆料注入口；

所述冷循环系统包括冷冻循环箱、微型隔膜泵、冷源传导铜柱和制冷压缩机；

所述冷源传导铜柱连接冷冻循环箱和制冷压缩机；

所述冷冻循环箱内灌注有冷冻液；