[发明专利]一种定向诱导骨组织分化的骨修复支架

权利要求书

1.一种定向诱导骨组织分化的骨修复支架，其特征在于，所述骨修复支架由以下方法制备：

（1）骨修复支架的结构设计，具体包括以下步骤：

S1：构建多孔单胞结构；

S2：对S1得到的多孔单胞结构进行有限元分析，得到匹配人骨力学性能要求的多孔单胞结构；

S3：将S2得到的匹配人骨力学性能要求的多孔单胞结构进行细胞的负载，并对其进行计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）仿真模拟，筛选出有利于骨细胞和骨组织分化的多孔单胞结构；

S4：将S3计算出的结果反馈到有限元分析，进行多孔单胞结构修订，得到力学性能匹配和有利于骨细胞和骨组织分化的骨修复支架多孔单胞模型；

（2）支架的制备：根据步骤1所得的骨修复支架多孔单胞模型，使用3D打印技术制备所述定向诱导骨组织分化的骨修复支架。

2.根据权利要求1所述的定向诱导骨组织分化的骨修复支架，其特征在于，步骤1中所述S1构建多孔单胞结构具体包括以下方法：以500微米正方体单胞为结构设计基础，通过Solidworks软件对正方体单胞进行切除设计，形成多孔结构。

3.根据权利要求2所述的定向诱导骨组织分化的骨修复支架，其特征在于，所述的多孔单胞结构具有三维贯通的孔道结构，具有100%的连通性，所述的多孔单胞结构的孔径大小满足血管化的需要。

4.根据权利要求1所述的定向诱导骨组织分化的骨修复支架，其特征在于，步骤1中所述S2具体包括以下步骤：

利用Solidworks将S1得到的多孔单胞结构进行排列成支架模型，利用有限元分析对支架模型进行压缩试验的模拟，通过压缩实验的仿真模拟得到其力学性能参数；

根据人骨的力学参数，寻找匹配人骨力学性能的多孔单胞结构，得到匹配人骨力学性能要求的多孔单胞结构。

5.根据权利要求1所述的定向诱导骨组织分化的骨修复支架，其特征在于，步骤1中所述S3具体包括以下步骤：将S2选取的匹配人骨力学性能要求的多孔单胞结构建立支架模型，并在多孔单胞结构进行细胞的负载建立细胞模型，通过计算流体动力学的方法进行CFD仿真模拟分析，进行细胞分化和骨组织分化的成骨能力的判定，CFD结果以细胞表面流体剪切应力和支架的渗透性为判断结果，从而筛选出有利于骨细胞和骨组织分化的多孔单胞结构。

6.根据权利要求5所述的定向诱导骨组织分化的骨修复支架，其特征在于，为了使细胞和支架表面的紧密结合，对每个不同的多孔单胞结构所负载的细胞模型进行细微修改。

7.根据权利要求1所述的定向诱导骨组织分化的骨修复支架，其特征在于，步骤2所述支架的制备具体包括以下方法步骤：

S1：使用Solidworks建立骨修复支架模型；

S2：选择相匹配的多孔单胞结构构建骨支架，并将骨支架模型文件转换成3D打印所用的STL文件；

S3：将STL文件导入3D打印机；

S4：3D打印浆料放入料筒，装入3D打印机，按照STL骨修复支架模型制备骨修复支架胚体。

8.根据权利要求7所述的定向诱导骨组织分化的骨修复支架，其特征在于，所述3D打印浆料包括羟基磷灰石和粘结剂。

9.根据权利要求7所述的定向诱导骨组织分化的骨修复支架，其特征在于，将所述骨修复支架胚体以2℃/min的升温速度升至1200℃，保温3小时候后自然冷却，即可得到所述的定向诱导骨组织分化的骨修复支架。