[发明专利]一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料及其制备方法

权利要求书

1.一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料，其特征在于：由骨诱导性的磷酸钙做为基体材料，海藻酸钠和甲基丙烯酸酰化明胶分别通过离子交联和光交联的方式形成互穿聚合物网络的交联结构后做为复合材料体系，最终通过同轴打印方式在夹心结构外层负载抗菌性药物，在夹心结构内层负载促骨修复药物；

抗菌性药物为黄连素，促骨修复药物为淫羊藿苷；

支架为具有宏观打印大孔以及内部毛细微纳孔结构，具有3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生材料。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料，其特征在于：所述的磷酸钙、海藻酸钠、甲基丙烯酸酰化明胶和黄连素或淫羊藿苷的质量比例为20-25：2-6：3-10：0.025-0.2或0.04-0.16。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料，其特征在于：所述的磷酸钙材料为磷酸三钙、羟基磷灰石、磷酸四钙、磷酸二氢钙中一种或多种混合物。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料，其特征在于：骨组织工程支架材料具有孔径为200μm-800μm的宏观大孔，且彼此交互贯通。

5.一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a)将海藻酸钠溶于去离子水中，配制浓度为20mg/mL-60mg/mL的海藻酸钠溶液；

b)将甲基丙烯酸酰化明胶溶于步骤a)所得的20mg/mL-60mg/mL的海藻酸钠溶液，获得20mg/mL-60mg/mL海藻酸钠和30mg/mL-100mg/mL甲基丙烯酸酰化明胶混合溶液；

c)在避光条件下，将光引发剂溶于步骤b)所得的20mg/mL-60mg/mL海藻酸钠和30mg/mL-100mg/mL甲基丙烯酸酰化明胶混合溶液中，光引发剂LAP的加入浓度为2.5mg/mL,直到打印之前均需避光保存；

d)将黄连素溶于二甲基亚砜中制得100mg/mL的黄连素-二甲基亚砜溶液；将所得黄连素-二甲基亚砜溶液滴加到步骤c)所得的含有光引发剂LAP的20mg/mL-60mg/mL海藻酸钠和30mg/mL-100mg/mL甲基丙烯酸酰化明胶混合溶液中，使二者混合均匀，得到黄连素最终浓度为0.2mg/mL-2mg/mL的混合溶液；

e)将淫羊藿苷溶于二甲基亚砜中制得100mg/mL的淫羊藿苷-二甲基亚砜溶液；将所得淫羊藿苷-二甲基亚砜溶液滴加到步骤c)所得的含有光引发剂LAP的20mg/mL-60mg/mL海藻酸钠和30mg/mL-100mg/mL甲基丙烯酸酰化明胶混合溶液中，使二者混合均匀，得到淫羊藿苷最终浓度为0.4mg/mL-1.6mg/mL的混合溶液；

f)将步骤d)和步骤e)所得的混合溶液分别置于50℃-60℃下保温30min-60min，然后分别将磷酸钙粉体缓缓加入保温后的海藻酸钠、甲基丙烯酸酰化明胶和两种不同药物的混合溶液中，分散均匀，分别制得载黄连素和载淫羊藿苷的打印墨水；载黄连素打印墨水是磷酸钙、海藻酸钠、甲基丙烯酸酰化明胶、光引发剂LAP、黄连素和去离子水的体积最终配比为20-25：2-6：3-10：0.25：0.02-0.2︰100的混合浆料；载淫羊藿苷打印墨水是磷酸钙、海藻酸钠、甲基丙烯酸酰化明胶、光引发剂LAP、淫羊藿苷和去离子水的体积最终配比为20-25：2-6：3-10：0.25：0.04-0.16︰100的混合浆料；

g)配制25mg/mL-300mg/mL的氯化钙溶液做为交联剂；

h)通过3D建模软件设计出所需支架的三维模型，采用3D喷墨同轴打印技术,用步骤f)所得的混合浆料作为打印墨水，夹心结构外层为载黄连素墨水，夹心结构内层为载淫羊藿苷墨水，每根打印纤维都是这样具有内外夹心结构的，打印过程中逐层打印并使用405nm的蓝光照射5s-20s进行逐层光交联；

i)打印后处理：将步骤h)所得的多孔生物活性磷酸钙支架材料浸泡于步骤g)所得的氯化钙溶液中进行离子交联反应20min-120min，然后再将支架置于405nm的补充光源下光固化交联反应5min-20min，最后进行冷冻干燥处理形成具有二级微观孔结构生物活性磷酸钙支架材料。