[发明专利]一种3D打印颅骨修复钛网及其制备方法

说明书

本发明特别涉及一种3D打印颅骨修复钛网及其制备方法，属于生物医用材料技术领域，方法包括：将待修复头部进行分析，得到颅骨缺损部位信息；根据颅骨缺损部位信息进行3D打印，得到钛网颅骨模型；将钛网颅骨模型加入多巴胺溶液中，得到聚多巴胺微球修饰钛网颅骨模型；将I型胶原蛋白溶解于溶剂中，得到凝胶溶液；将羟基磷灰石和凝胶溶液进行混合，得到3D打印生物墨水；将3D打印生物墨水打印于聚多巴胺微球修饰钛网颅骨模型上，进行后处理，得到修复钛网。通过联合3D打印钛网与羟基磷灰石/胶原蛋白引导组织再生层结合，可增加钛网材料表面粗糙度和生物活性，促进材料与骨的结合，促进细胞的粘附、增殖及诱导成骨，加速颅骨组织修复愈合。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，特别涉及一种3D打印颅骨修复钛网及其制备方法。

背景技术

颅骨缺损是临床上一种常见的继发性疾病。主要见于各种外伤和术后，例如电击伤、车祸伤、枪弹伤、颅骨恶性肿瘤切除、先天性畸形、去颅骨瓣减压术后等。原则上最大直径超过3cm以上的颅骨缺损需进行颅骨重建手术，当颅骨缺损超过3cm，就可以产生临床症状。成功的颅骨重建需满足3个要求：(1)保持硬脑膜的完整性，即大脑的保护；(2)颅脑与外界之间的屏障保护，即生物力学稳定；(3)维持头部正常穹窿状外形，即美学要求。

理想的颅骨缺损修复材料满足下列特征：(1)获取方便；(2)生物相容性高；(3)能够完全匹配缺损部位和延展性好；(4)生物力学性能好，大脑屏障保护，抗外力；(5)具有诱导成骨潜能；(6)头颅影像检查兼容；(7)耐感染性。

目前，应用于临床的颅骨修复材料主要有自体骨、同种异体骨、异种异体骨和人工材料。

自体骨修复是颅骨重建的金标准。自体骨组织具有良好的骨传导性和组织相容性，无免疫排斥反应，术后股外漏率低，但存在供区有限、塑形困难、增加二次创伤、移植骨具有较高的骨吸收率等问题，临床应用受限。

同种异体骨一般是经过特殊的灭菌处理，不会出现一般的传染病，无免疫原性。同种异体骨术后可与自体组织生物性结合，允许组织血管化和自体组织的长入重建。但术后的高感染率、移植骨吸收率以及宗教、伦理等因素限制了同种异体骨在颅骨缺损上的临床应用。

异种异体骨来源丰富，但免疫原性较强，临床上使用的冻干骨、煅烧骨和脱蛋白骨是将动物骨组织分别经过冻干、高温煅烧、辐照和脱钙等处理，去除了细胞，胶原等有机成分，保留了天然孔隙结构，消除了抗原性，但组织机械强度小，疏松易碎，力学强度差，降低了可塑性。

临床上常用的人工颅骨修复材料主要有羟基磷灰石、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮和钛网等。

羟基磷灰石具有良好生物相容性、骨传导性和骨诱导性，植入体内后，钙和磷会游离出材料表面被身体组织吸收，并诱导新的骨组织生长。但羟基磷灰石在术后外力作用下易破碎，术后感染率高，此外羟基磷灰石在体内降解过快，通常用来修复颅骨钻孔留下的小面积骨缺损，大面积骨缺损需要辅以钛网固定。

聚甲基丙烯酸甲酯质量轻、价格低、塑性强，可以根据骨缺损的形状即时塑形，并牢靠固定。聚甲基丙烯酸甲酯的主要缺点是质地较脆，外力作用下易脆裂，术中固化的过程中对周围组织有一定的热力损伤，术后感染和外露的概率较高。

聚醚醚酮(PEEK)是一种全芳香族半晶态热塑性高分子材料，具有良好的生物相容性、耐磨性和稳定的化学特性，可以用高温蒸汽或伽马辐照消毒。聚醚醚酮可塑性强，其弹性、强度、隔热性、稳定性等方面都与自体颅骨相当，所以一般不会有排异反应。X射线可穿透，不具有磁性，在CT或MRI图像中无伪影，不影响患者术后影像学分析。但聚醚醚酮的熔点极高(玻璃化温度143℃，熔点达到343℃)，使其加工极其困难。此外，单纯采用3D 打印制造的PEEK快速成形件材质疏松，机械性能达不到医用要求，PEEK个性化颅骨的手术费高昂，限制了其在个性化颅骨修复手术上的应用。