[发明专利]一种3D打印医用复合材料骨板的制备方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域内一种3D打印医用复合材料骨板的制备方法。本发明将重量份数分别为5～30份的羟基磷灰石粉料与70～95份的聚乳酸粒料混合均匀，再利用挤出机挤出拉成直径均匀的骨板线材，将均匀的骨板线材利用3D打印机制备出所需要的复合材料骨板；本发明的方法制备的聚乳酸与羟基磷灰石复合材料骨板，它在体内可以被吸收用于骨修复，从而更加助于骨骼的生长。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种用于骨修复的3D打印医用复合材料骨板的制备方法。

背景技术

随着人口增长和老龄化，因疾病、意外等原因造成骨缺损的病人越来越多，骨修复治疗的临床需求逐年增长。在骨科修复治疗手术中，需要用接骨板等植入器械对受损骨进行固定。因此，骨固定植入器械的需求也随之增长。从临床应用和患者骨患处愈合机理角度出发，需要骨固定植入物在体内降解速度可调，即在手术完成后新骨尚未生成的初期，需要固定器械具有与骨相匹配的机械强度以支撑固定受损的部位。在新骨形成后至完全恢复的术后中后期，需要骨固定器械逐渐降解至完全被吸收。然而，现有的骨固定器械，不能从根本上解决其在体内降解速率的可调控性，导致骨固定器械存在着力学性能及降解速率与骨生长不匹配的问题出现。

同时，人体的骨质与实心金属骨板的机械性质差异甚大，例如对往复受力频繁的下颚骨而言，下颚受力时的应力常集中于骨钉上，造成应力遮蔽的问题，长时间下来会造成骨萎缩以致骨钉脱落，微创接骨板接骨术是一种现代骨折内固定技术，它采用闭合骨折复位技术，并用无加压的接骨板固定来维持骨折对位，使得手术暴露和软组织剥离程度达到了最小化，减少了对皮肤、骨膜、骨折块等组织的血供破坏，能够提高骨折愈合率，并减少诸如感染或骨折不愈合等并发症的发生率，结合3D打印技术，可以为患者量身定制，达到最佳效果。

现有技术中，公开了专利名称为“一种3D打印医用胫骨固定装置及其制作方法”，申请公布号为CN107397583A，申请公布日为20171128的发明专利，该专利使用钛合金为打印材料，利用3D打印方法打印胫骨固定装置，而钛合金的弹性模量（50GPa～114Gpa）是远高于正常骨(皮质骨约15 GPa)的，使用钛合金的胫骨固定装置会在结合部分产生应力遮挡，导致骨吸收，不利于人骨修复生长。

发明内容

本发明针对现有技术中医用骨板容易产生应力遮挡，不利于骨修复的问题，提供一种3D打印医用复合材料骨板的的制备方法。

本发明的目的是这样实现的，一种3D打印医用复合材料骨板的的制备方法，具体步骤如下：将重量份数分别为5～30份的羟基磷灰石粉料与70～95份的聚乳酸粒料混合均匀，再利用挤出机挤出拉成直径均匀的骨板线材，将均匀的骨板线材利用3D打印机制备出所需要的复合材料骨板。

本发明的方法中，羟基磷灰石（HA）是人体和动物骨骼的主要无机成分，具有良好的生物活性和骨传导性，可以引导骨的生长，并与骨组织形成牢固的骨性结合，但力学性能差，不能直接作为骨板支撑材料，聚乳酸（PLA）具有抗冲击强度，较好的机械强度，硬度等力学综合性能和生物相容性，本发明利用挤出机高温熔融将HA的羟基与PLA的分子链发生相互作用，复合得到骨板线材（PLA/nHA复合材料），再利用3D打印技术根据需要的骨板形状，导入三维模型，打印出所需要的复合材料骨板（PLA/ nHA骨板），本发明制备的PLA/HA骨板，可以很好地把各自所具有的生物可降解性和骨诱导性有机地结合起来，不仅可以提高PLA材料的力学性能，使其满足骨植入替代材料的机械强度要求，而且HA植入人体后，Ca₂₊和P₃₊会游离出HA的表面，从而被身体组织吸收，更加容易生长出新的组织，HA呈碱性，可中和聚乳酸酸性降解产生的酸性，减轻病患的痛苦，所以PLA/nHA复合骨板是一种骨结合能力和生物相容性都较为理想的骨植入替代材料。

进一步地，具体包括以下步骤：

1）制备羟基磷灰石：通过氯盐和磷酸盐共沉淀制备得到羟基磷灰石；