[发明专利]一种低钛酸钡含量骨修复3D打印材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种低钛酸钡含量骨修复3D打印材料及其制备方法和应用。该材料将羟丙基甲基纤维素、聚乙烯亚胺、钛酸钡、磷酸三钙、分散剂等按照一定的配比组合制备，在保证压电性能的前提下，可以大幅降低TCP/BT材料体系中BT的含量(≤40％)，获得更好的生物活性、成骨性能和降解性能。达到了在LIPUS的协同作用下对细胞的增殖与分化等功能形成有效刺激，主动干预骨缺损修复过程。并且，配置成的浆料还可结合3D打印技术，满足临床使用中不同患者的个性化需求，制备出个性化的TCP/BT骨修复材料。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域。更具体地，涉及一种低钛酸钡含量骨修复3D打印材料及其制备方法和应用。

背景技术

大段骨缺损的修复一直是临床上较为棘手的问题，通过组织工程的方式对缺损的骨组织进行重建是目前较为理想的解决方案。其中，磷酸三钙(TCP)具有良好的生物相容性、可降解性和骨诱导性能，是较为理想的骨组织工程支架材料；但是TCP植入体内后生物响应性弱，难以完成大段骨组织缺损的修复。电活性材料钛酸钡具有较高的压电性能，可响应机械刺激形成电荷，材料表面的电荷可影响其对蛋白质、纤维素等活性物质的吸附，促进细胞在材料表面的粘附，还可改变膜电位，影响细胞离子通道，同时还具有良好的生物安全性。

因此，现有技术常将钛酸钡与磷酸三钙等生物活性材料组合使用。如中国专利申请CN104557057A公开了一种仿生骨植入材料，该材料由生物活性陶瓷颗粒和压电相陶瓷组成，其中生物活性陶瓷颗粒为羟基磷灰石、β-磷酸三钙等的混合物；压电相陶瓷为钛酸钡、氧化锌等，占陶瓷颗粒总质量的50～99％。该陶瓷具有良好的生物相容性，能够与骨形成牢固键合；但是该陶瓷为了保证压电性能对细胞形成有效刺激，体系中压电相钛酸钡含量通常都在50％以上，而钛酸钡在体内难以降解，其化学成分与天然骨组织差距太大，不利于骨组织形成。

因此，迫切需要提供一种低钛酸钡含量仍具有较好电活性，促进骨组织成长及血管形成，生物安全性好的骨修复材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有骨修复材料钛酸钡添加量高不利于骨组织形成，钛酸钡含量低无法达到相应电活性的缺陷和不足，提供一种低钛酸钡含量仍具有较好电活性，促进骨组织成长及血管形成，生物安全性好的骨修复3D打印材料。

本发明的目的是提供一种低钛酸钡含量骨修复3D打印材料。

本发明另一目的是提供所述低钛酸钡含量骨修复3D打印材料在制备骨修复支架中的应用。

本发明另一目的是提供一种低钛酸钡含量骨修复3D打印支架。

本发明另一目的是提供所述低钛酸钡含量骨修复3D打印支架的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种低钛酸钡含量骨修复3D打印材料，包括以下材料及其重量百分数：

羟丙基甲基纤维素水溶液0.5～5％、聚乙烯亚胺水溶液0.5～5％、分散剂2～5％、磷酸三钙和钛酸钡粉体65～75％和余量水；

其中，所述羟丙基甲基纤维素水溶液的羟丙基甲基纤维素质量浓度为5～15％，所述聚乙烯亚胺水溶液的聚乙烯亚胺质量浓度为5～15％。

由磷酸三钙(TCP)构成的骨组织工程支架植入体内后会在巨噬细胞的介导下逐步降解，降解过程中释放的钙、磷离子则会为新骨组织的形成提供原料，是理想的骨修复材料。但是TCP促成骨能力有限，难以完成大段骨组织缺损的修复与再生工作；并且，当TCP支架植入体内后，缺乏对促进骨组织再生过程有效的主动干预手段，限制了其大段骨缺损修复中的应用。