[发明专利]一种磷酸钙镁骨水泥复合支架的制备方法

说明书

本发明涉及一种磷酸钙镁骨水泥支架的制备方法，包括磷酸钙镁骨水泥支架的成型及后处理固化工艺。可设计钙源及镁源比例，结合三维设计软件，选择打印模型并调整打印参数，旨在构建出不同含镁量的可用于3D打印的磷酸钙镁骨水泥复合支架，具备药物缓释功能及促血管化潜力，预期可为软/硬组织修复提供一种可设计材料。

技术领域

本发明涉及一种磷酸钙镁骨水泥复合支架的制备方法，属于生物医用材料领域。

背景技术

现代社会中，因交通事故、意外创伤、肿瘤切除及人口老龄化造成的骨组织损伤严重危害人们的生活健康。为了满足人们在骨修复领域的需求，个性化定制骨修复支架成为人们关注的热点问题。

相较于传统陶瓷支架而言，骨水泥支架优势明显，不需高温烧结，且可为药物、生长因子提供一个温和的负载环境。结合3D打印技术制备的骨水泥支架，旨在重建缺损骨组织的形态及其生理功能，以改善骨再生。具有优异的生物相容性和骨传导性的磷酸钙生物水泥(CPBS)已被广泛研究为骨再生材料。引入大孔结构和修饰生物材料是获得具有增强性能的CPC基支架的两种普遍接受的方法。与此同时，由于与CaP相似的生物降解性和生物相容性，以及出色的机械性能，磷酸镁生物水泥(MPC)有望成为成为磷酸钙的替代品，且镁离子(Mg²⁺)是第二种含量最高的细胞内二价阳离子，已知参与多种细胞功能，并且在骨骼生物矿化中起着必不可少的正作用。但磷酸镁骨水泥固化速度快，成型及后加工难度大。目前对于可定制化的磷酸镁或者磷酸钙、磷酸镁复合骨水泥复合支架的研究较少。因此，如何开发出可定制化的磷酸钙、磷酸镁支架极具挑战。

前期研究中，基于骨水泥打印技术，仍停留在单一成分的成型，限制了其进一步在骨修复支架上的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可定制化磷酸钙、磷酸镁复合骨水泥支架的制备技术。结合3D打印技术，通过后固化成型方式，获得一种具有良好力学性能、较好生物相容性的复合骨水泥支架。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

一种磷酸钙镁骨水泥支架的制备方法，包括如下步骤：

(1)将磷酸钙基骨水泥粉末、磷酸镁基骨水泥粉末与粘结剂与水混合，或者直接将磷酸钙基骨水泥粉末、磷酸镁基骨水泥粉末与非水相液体混合进行混合，得到复合骨水泥；

(2)将得到的复合骨水泥进行3D打印制备骨水泥支架；

(3)然后将所得骨水泥支架浸泡于固化液中，在10～100℃条件下反应得到磷酸钙镁骨水泥支架。

优选地，所述磷酸钙基骨水泥粉末为α-磷酸三钙、β-磷酸三钙、磷酸四钙、磷酸八钙、磷酸氢钙和磷酸二氢钙、羟基磷灰石中的一种或多种。

优选地，所述磷酸镁基骨水泥粉体为磷酸三镁、磷酸氢镁和氧化镁中的一种或多种。

优选地，所述粘结剂为海藻酸钠、普朗尼克F127、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、黄原胶和明胶中的一种或多种；所述非水相液体为磷酸酯、辛葵酸甘油三酯、甘油、吐温80和聚乙二醇中的一种或多种。

优选地，所述骨水泥粉末与粘结剂的重量比为(1～3):1。

优选地，所述固化液为0～3.5mol/L的酸性固化液、碱性固化液或者复合固化液。

优选地，所述酸性固化液包括磷酸、盐酸、柠檬酸、磷酸二氢钾和磷酸二氢钠中的一种或多种；所述碱性固化液包括磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、磷酸钠和磷酸钾中的一种或多种；所述复合固化液包括上述酸性固化液与碱性固化液中的各一种或多种。

优选地，所述3D打印的骨水泥支架层厚0.1-1.2mm，孔径100～600μm。