[发明专利]基于3D打印的磷酸钙陶瓷高通量筛选模型及制法与应用

说明书

本发明属于生物医学工程技术领域，公开了基于3D打印的磷酸钙陶瓷高通量筛选模型及制法与应用。本发明的基于3D打印的磷酸钙陶瓷高通量筛选模型，该模型为陶瓷原始粉体经3D打印制得的磷酸钙陶瓷，包括若干个具有不同材料参数、或/和孔结构参数的筛选单元。本发明的制备方法包括：模型设计；配置光固化陶瓷3D打印浆料；3D打印，得到陶瓷坯体；将陶瓷坯体脱脂烧结，得到基于3D打印的磷酸钙陶瓷高通量筛选模型。本发明还提供了该高通量筛选模型在筛选骨诱导材料中的应用。本发明设计并得到了多结构、多组分特征为一体的磷酸钙陶瓷高通量筛选模型，实现了高效率、低成本的磷酸钙陶瓷高通量制备和生物学评价，在生物医学材料领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域，具体涉及一种基于3D打印的磷酸钙陶瓷高通量筛选模型及制法与应用。

背景技术

磷酸钙生物陶瓷的化学成分与人体骨的无机成分接近，不仅具有较好的生物相容性，而且大量的研究证实其具有良好的骨诱导性，进而诱发良好的骨再生修复能力，因而在临床中得到了较为广泛的应用。通常而言，生物材料的骨诱导性是指植入动物的皮下或肌肉后产生的异位诱导成骨。因此，通过材料自身的优化设计，充分调动机体的自我修复能力，诱导并加快病变缺损部位的愈合再生，实现受损组织和器官的永久康复，具有良好的应用前景。

在传统的多孔磷酸钙陶瓷骨诱导性能研究中，通常使用的是尝试法或试错法，在揭示材料制备工艺、微观结构与材料性能规律，以及对材料物相成分、晶粒尺寸、孔结构和孔隙率等参数的调控与骨诱导性能优化等方面，往往要消耗大量的时间，且成本较高。自“材料基因组”提出以来，以材料数据库、高通量计算和高通量实验为核心三要素的“材料基因工程”得到了迅速的发展，有力推动了材料研发从传统试错法向理性设计下的高效实验新模式转变，极大加速了新材料的研发与上市应用。因此借助材料的高通量设计及制备，将影响材料性能的各种参数集成于一体，能够极大地减少材料的研发周期，提高研发效率。

3D打印技术由于具有较高的精度，能够打印复杂结构，制备过程较为简单，近些年来在磷酸钙陶瓷骨修复材料制备领域，特别是在骨缺损个性化修复方面展现出了较大的优势。虽然3D打印磷酸钙陶瓷展现出了一定的骨修复能力，但其骨诱导性能有待进一步提高。因此，迫切需要对影响3D打印磷酸钙陶瓷骨诱导性的材料学参数进行筛选和优化，以进一步提升其骨修复效果。传统的材料骨诱导性能评价或筛选方法是将不同组别的材料灭菌后，通过体外细胞培养技术和动物异位植入等生物学评价对材料骨诱导性能进行评估。不仅在体外细胞培养中要消耗大量的耗材和时间，操作过程繁杂，而且在进行体内骨诱导性能评价时，大量的材料需要更植入较多数量的动物进行实验。这不仅增加了实验工作强度，消耗大量实验耗材和动物，而且动物个体间的差异增加了实验结果的不确定性，影响骨诱导评价结果的可靠性。

因此，如何解决磷酸钙陶瓷的高通量制备，实现磷酸钙陶瓷骨诱导性能的高通量评价，能够在研发成本上和研发周期上实现“双减半”，进一步提升材料的骨诱导性和骨修复能力，满足临床对骨缺损再生修复材料的要求，是目前3D打印骨诱导磷酸钙陶瓷亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种基于3D打印的磷酸钙陶瓷高通量筛选模型，其能实现3D打印磷酸钙陶瓷的高通量制备，并应用于材料骨诱导性能的高通量评价，筛选并优化磷酸钙陶瓷的骨诱导参数，解决3D打印磷酸钙陶瓷诱导性能不佳的问题。

本发明的目的之二在于，提供该基于3D打印的磷酸钙陶瓷高通量筛选模型的制备方法。

本发明的目的之三在于，提供该基于3D打印的磷酸钙陶瓷高通量筛选模型的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的一种基于3D打印的磷酸钙陶瓷高通量筛选模型，该模型为经3D打印制得的多孔磷酸钙陶瓷，包括若干个具有不同材料参数、或/和孔结构参数的筛选单元。

优选地，所述筛选单元的数量大于等于2个。