[发明专利]一种3D打印自组装的介孔生物玻璃多孔支架的方法

说明书

一种3D打印自组装的介孔生物玻璃多孔支架的方法，包括一个制备两端丙烯酰化改性的模板剂的步骤，一个使用改性模板剂制备并处理获得MBG溶胶的步骤，向MBG溶胶内加入光引发剂混合均匀后，使用3D打印机在紫外光照下将溶胶打印为多孔支架，烘干后，煅烧得到支架材料。本发明将典型MBG自组装合成模板剂进行端羟基交联基团改性，实现其合成溶胶在紫外光交联条件下原位固化，满足3D打印过程要求材料在打印过程中保持流动性、并在打印后快速固化成型的要求，从而实现自组装‑3D打印一站式制备，获得具有多级孔隙结构、高力学强度的单组分MBG支架。

技术领域

本发明属于材料学领域，涉及一种介孔生物玻璃，特别是一种用于骨组织修复的介孔生物玻璃多孔支架的制备方法，尤其是一种3D打印自组装的介孔生物玻璃多孔支架的方法。

背景技术

介孔生物玻璃(mesoporous bioactive glass，MBG)：

生物玻璃(bioactive glass，BG)类材料主要被应用于骨缺损修复，由于其良好的生物相容性和生物活性，植入人体骨缺损部位后，能直接与骨组织结合，迅速有效地修复骨组织并恢复其力学强度。其中，MBG与相同化学组成的BG相比，其结构性质和高比表面积使其离子溶出速率更快、并为羟基磷灰石晶体的形成供大量成核位置，因而具有更优的生物活性；其高度有序的纳米孔道结构使其兼具药物/蛋白固载和可控释放的优良特性；其骨传导性和骨诱导性也显著优于BG。因此，MBG被公认为最有潜力的骨修复材料之一。

MBG采用模板自组装法合成，即以表面活性剂在溶液中形成的超分子胶束作为模板，在有机/无机相的定向引导下自组装形成介孔结构，再通过高温煅烧的方法脱除有机模板剂，获得具有介孔结构的生物玻璃。目前的文献报道常以非离子表面活性剂P123(EO20-PO70-EO20，5.8kDa)、F127(EO106-PO70-EO106，12.5kDa)等作为介孔模板剂，通过溶胶-凝胶法和模板自组装合成出具有有序纳米孔道的CaO-P₂O₅-SiO₂三元体系MBG。

目前在骨修复应用中，通常采用PU模板法制备MBG支架，即引入大孔模板聚氨酯(Polyurethane，PU)海绵，将上述自组装合成的MBG溶胶浸渍于PU海绵，经烘干、煅烧后获得具有多孔结构的MBG支架。然而，PU模板的大孔结构和连通性难以精确控制，支架的形状精度很大程度上取决于PU海绵的手工剪裁。此外，PU模板法制备的MBG支架因模板煅烧后产生空心结构，其机械强度较低。这些缺点很大程度上阻碍了MBG的进一步临床转化。

3D打印(3D printing)：

3D打印作为一种增材制造技术(additive manufacturing)，是利用计算机辅助设计(computer assisted design，CAD)软件设计三维模型，然后通过机械臂的三维移动或调选喷嘴参数将建立的三维模型按预设的路径打印成型，实现材料的精确制备。目前，常见3D打印技术有包括光固化3D打印、熔融沉积3D打印及粉末粘结3D打印。