[发明专利]一种仿生人工骨材料及其生产方法

说明书

本发明实施例公开了一种仿生人工骨材料及其生产方法，应用改性海藻酸钠水凝胶、聚二甲基硅氧烷等材料，提高各仿生层的机械强度，特别是在对各层级的配比进行调整，同时，还增加了植物纤维和壳聚糖，能够改善生物相容性；仿生骨底层、仿生钙化层、仿生骨深层、仿生支撑层、仿生中间层和仿生浅表层之间通过插入杆和插入孔的配合，实现多层仿生层之间的紧密连接，并进一步将其放入到成骨细胞悬浮液中进行配合，使得各层仿生层之间的空隙和外壁均存在成骨细胞，存在于各层级之间的成骨细胞能够将相邻仿生层之间进行连接固定，存在于仿生层外的成骨细胞能够将仿生层进行包埋，从而大大提高了其生物相容性。机械强度高，提高了耐磨性，生物相容性好。

技术领域

本发明实施例涉及仿生材料技术领域，具体涉及一种仿生人工骨材料及其生产方法。

背景技术

骨缺损主要包括骨缺损和缺损修复两大部分，骨缺损是临床上的常见病，也是骨科治疗的难题之一。治疗骨缺损的方法有自体骨和异体骨移植、组织工程技术和基因治疗拒绝法及生长因子、物理治疗法的辅助治疗等，其中，随着科技的发展，通过3D打印生产的骨材料越来越多的应用于骨缺损修复的治疗中。

如专利号为2015107529275的“一种基于3D打印的多层梯度仿生关节软骨材料制备工艺”，其通过利用三维设计软件创建具有多孔结构的超高分子量聚乙烯模型，输出STL格式文件，导入专用3D打印软件，利用熔融沉积成型(FDM)或选择性激光烧结(SLS)技术打印制备具有多孔结构的超高分子量聚乙烯块，经过多个步骤后，制备好的PVA/HA混合溶液加入到多孔结构超高分子量聚乙烯试样表面，使得PVA/HA混合溶液的厚度为1mm，将按上述方法处理后的多孔结构超高分子量聚乙烯试样置于室温下干燥，一周之后，多孔结构超高分子量聚乙烯试样的表面形成第一层PVA/HA复合水凝胶仿生关节软骨，并经过多个步骤后，将制备好的带有三层仿生关节软骨的多孔结构超高分子量聚乙烯试样放入盛有去离子水的密封袋中保存。虽然其生物活性充足，但其结构强度较差，长时间使用后会产生较大磨损。

另如专利号为2017106950285的“一种基于3D打印的仿生软骨及其制造方法”，通过3D打印的方式，将改性Ⅱ型胶原蛋白、改性透明质酸、纳米羟基磷灰石和成骨细胞通过梯度仿生3D打印制得，其结构强度较好，能够承受一定的磨损和压力，但由于采用了多种化学原料制成，从而特别是多个仿生层外壁直接与人体组织接触，导致其生物相容性差。

因此，如何提供一种新型的仿生人工骨材料及其生产方法，提供其机械强度的同时，还能够提高其生物相容性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种仿生人工骨材料及其生产方法，以解决现有技术中存在的相关技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种仿生人工骨材料，包括改性Ⅱ型胶原蛋白、改性海藻酸钠水凝胶、纳米羟基磷灰石、植物纤维、壳聚糖、聚二甲基硅氧烷和成骨前体细胞，上述材料经梯度仿生3D打印、粘合连接和生物包埋制成。

进一步地，按重量份数计，所述改性Ⅱ型胶原蛋白15-70份、改性海藻酸钠水凝胶10-50份、纳米羟基磷灰石5-15份、植物纤维5-10份、壳聚糖5-10份、聚二甲基硅氧烷20-70份和成骨前体细胞1-5份。

进一步地，所述仿生人工骨材料由下至上依次由仿生骨底层、仿生钙化层、仿生骨深层、仿生支撑层、仿生中间层和仿生浅表层通过3D打印机打印构建所得，所述仿生骨底层、仿生钙化层、仿生骨深层、仿生支撑层、仿生中间层和仿生浅表层之间通过粘合层固定和生物包埋。

根据本发明实施例的第二方面，还提供了一种仿生人工骨材料的生产方法，应用如上所述的仿生人工骨材料，包括以下步骤：

(1)打印材料的准备