[发明专利]一种降解速度可调的骨组织梯度支架及其基于3D打印的成型方法

说明书

本发明公开了降解速度可调的骨组织梯度支架及其基于3D打印的成型方法，属于梯度支架技术领域。至少包括一个第一接触面和一个第二接触面，形成梯度支架的封闭外表面；梯度支架的内部为呈梯度分布的多孔隙结构；第一接触面上设有直径小于100微米的第一孔隙，第二接触面上设有直径为数百微米的第二孔隙；相邻的第一孔隙、第二孔隙和内部孔隙之间采用非线性过渡的方式连通。本发明提供的梯度支架具有呈梯度分布的多孔结构，采用TCP混合光敏树脂浆料为材料，利用DLP光固化形式成型，在烧结时除去树脂。支架内部的非线性梯度孔隙可以在满足支架表面孔隙尺寸要求与内部孔隙尺寸要求的基础上，调节支架的机械性能与降解速率，降解过程无生物毒性。

技术领域

本发明属于梯度支架技术领域，具体为一种降解速度可调的骨组织梯度支架及其基于3D打印的成型方法。

背景技术

当肿瘤、创伤、感染等造成的骨缺损超过临界尺寸时，骨组织将无法自行修复，成为了临床上的难题。传统治疗方法中，对于处于或超过临界尺寸的骨缺损，通常植入金属骨支架或羟基磷灰石支架用于承载机械负载，但在使用中仍然存在一些问题，如支架移位、过敏反应、材料失效老化等。此外，由于该类支架通常无法降解，因此只能起替代骨组织作用，而无法真正实现骨组织的修复。

随着增材制造技术的发展，越来越多人对通过3D打印制备具有多孔结构的骨组织支架产生了兴趣。HAp(羟基磷灰石)与骨组织天然成分相似，因此率先被用于骨支架的制备，但其存在降解速率过慢的问题。TCP(磷酸三钙)也是天然人骨的成分之一，且可生物降解，因此被广泛用于骨支架的制备。但是至今为止，陶瓷骨支架的多孔结构相对简单，多为一种或两种孔隙尺寸。

天然骨组织具有分级多孔结构，皮质骨将软组织细胞与骨组织细胞分隔开，从而提供所需的不同生物微环境；松质骨具有丰富的相互连通的孔隙，为骨组织细胞的依附与生长提供了条件，有利于血管等管道的长入，为营养物质与代谢产物的运输提供了通道；分级多孔结构提供了合适的力学性能，既能承载相应的环境负荷，又降低了自重。

模拟天然骨组织设计同样具有分级多孔结构的骨组织支架，可以向骨组织细胞提供与天然骨组织相似的生物微环境，阻止软组织长入缺损，有利于血管长入，新骨形成。因此，制备降解速度可调的模拟天然骨组织的梯度支架具有重要意义。

发明内容

本发明为了解决现有的骨组织修复技术的不足，提供一种降解速度可调的骨组织梯度支架及其基于3D打印的成型方法。本发明提供的梯度支架具有呈梯度分布的多孔结构，呈现出模拟皮质骨部分孔隙尺寸小、模拟松质骨部分孔隙尺寸由小到大的特征。该梯度支架采用TCP混合光敏树脂浆料为材料，利用DLP光固化形式成型，在烧结时除去树脂。

支架内部的非线性梯度孔隙可以在满足支架表面孔隙尺寸要求与内部孔隙尺寸要求的基础上，调节支架的机械性能与降解速率，降解过程无生物毒性。

本发明的其中一个目的在于提供一种降解速度可调的骨组织梯度支架，至少包括一个第一接触面和一个第二接触面，所述的第一接触面和第二接触面共同形成梯度支架的封闭外表面；所述梯度支架的内部为呈梯度分布的多孔隙结构；

所述的第一接触面上设有直径小于100微米的第一孔隙，所述的第二接触面上设有直径为数百微米的第二孔隙；相邻的第一孔隙、第二孔隙和内部孔隙之间采用非线性过渡的方式连通。

本发明的另一个目的在于提供一种上述的降解速度可调的骨组织梯度支架的基于3D打印的成型方法，包括以下步骤：

1)根据需求获取骨组织梯度支架的尺寸和形状，以及获取骨组织梯度支架外表面的接触面类型；所述的接触面类型分为第一接触面和第二接触面；

2)根据接触面类型确定每一个接触面上的孔隙尺寸，并设计骨组织梯度支架的内部孔隙尺寸；