[发明专利]一种基于3D打印的膝关节局部组织分区塑形方法

说明书

本发明涉及一种基于3D打印的膝关节局部组织分区塑形方法，属于3D打印模具技术领域，解决了现有技术中无法在组织工程支架周围形成特定区域凝胶并精准控制凝胶形态的问题。本发明的梯度组织工程支架、外侧塑形装置和内侧塑形装置，梯度组织工程支架依次在外侧塑形装置和内侧塑形装置中成胶。本发明实现了梯度多孔组织工程支架的设计和制造，同时通过两组夹具和塑形模具并结合双组分混合成胶技术将含有两种不同生长因子的水凝胶分区塑形，最终形成完整的水凝胶包裹的支架结构，可以实现复杂形状多因子定向生长的组织工程重建；高度定制化方案，方案系统完善，操作简单，设计和制造的难度小、成本低。

技术领域

本发明涉及3D打印模具技术领域，尤其涉及一种基于3D打印的膝关节局部组织分区塑形方法。

背景技术

利用3D打印组织工程支架进行人体组织再生的技术在目前尚未形成规模化的市场应用，仍有许多关键技术有待解决，例如在半月板组织工程重建技术中，目前仍然很难实现干细胞的分区定向分化。

目前已有技术可以通过将两种组分4-arm-PEG-NH2-20K(4-arm-Poly(ethleneglycol)amine-20K，4臂-聚乙二醇-氨基-2万)和4-arm-PEG-SC-20K(4-arm-Poly(ethleneglycol)succinimidyl ester-20K，4臂-聚乙二醇-琥珀酰亚胺基碳酸酯-2万)的溶液按照一定比例混合形成凝胶，在特定的凝胶区域注入不同的诱导因子(CTGF和TGF-β3)，诱导干细胞分化成不同的细胞。在这种技术背景下，由于液体组分混合前具有流动性，很难准确的控制混合区域的位置以及形状，因此无法通过常规方法对凝胶的过程和区域进行调整。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于3D打印的膝关节局部组织分区塑形方法，用以解决现有技术无法在组织工程支架周围形成特定区域凝胶并精准控制凝胶形态的问题。

本发明提供了一种基于3D打印的膝关节局部组织分区塑形方法，步骤包括：

S1：获取患者受损部位图像信息，通过医学图像软件提取受损部位三维结构，并在建模软件中修复受损部位形状，输出修复后的三维图形；

S2：依据实际需要，将修复后的局部组织的三维图形分割，并将分割后的不同部分输入3D打印设备中，赋予各部位不同的打印参数以实现不同的空隙结构的梯度组织工程支架；

S3：将打印的梯度组织工程支架放置在外侧塑形装置内进行成胶；

按照第一塑形工位至第N塑形工位依次安放，每个塑形工位下充分等待凝胶凝固后进行下一塑形工位的操作，每次注胶应沿两侧注胶口和/或扩展槽同时同步分别注入凝胶的两个组分；

S4：外侧成胶完成后，将含外侧凝胶的梯度组织工程支架取出并放入塑形盒体内，合上塑形顶盖，并沿塑形顶盖上的两个注胶口同时同步分别注入凝胶的两个组分；

S5：待凝胶完全凝固后拆除塑形顶盖，取出含内外侧不同凝胶成分的梯度组织工程支架。

进一步地，所述外侧塑形装置包括塑形夹具和多工位塑形槽，所述梯度组织工程支架设于所述塑形夹具内，所述塑形夹具设于所述多工位塑形槽上形成多个塑形工位。

进一步地，所述塑形夹具包括限位板、支架托盘和挡板，所述支架托盘与所述挡板之间设有限位槽；所述限位板上设有第一注胶口和第二注胶口。

进一步地，所述支架托盘上设有第一固定槽，所述限位板上设有第二固定槽，所述第一固定槽与所述第二固定槽相对设置且连通共同形成放置所述梯度组织工程支架的固定槽；所述第一注胶口和第二注胶口均与所述第二固定槽连通。

进一步地，所述多工位塑形槽包括基台，所述基台的顶部设有第一弧形槽，所述第一弧形槽的槽底为塑形面，所述塑形面与所述基台顶面的交界位置设有第一扩展槽和第二扩展槽。