一种3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法，涉及3D打印技术领域。该方法包括以下步骤：制备模板浆料和陶瓷浆料，其中所述模板浆料为可溶性材料配置而成的浆料；根据预设的血管网络设计模型，控制打印装置的喷嘴在所述陶瓷浆料中挤出模板浆料；打印完成后，对所述预设容器中的模板浆料和陶瓷浆料进行固化处理，得到固化胚体；对所述固化胚体进行脱脂和烧结处理，得到包含模板材料的陶瓷材料；通过预设清洗溶液对所述陶瓷材料进行清洗，以去除所述陶瓷材料中的模板材料，得到具有血管网络结构的陶瓷材料。本发明专利技术实现了孔径可控的具有血管网络的陶瓷材料的制备。可控的具有血管网络的陶瓷材料的制备。可控的具有血管网络的陶瓷材料的制备。

A method of 3D printing ceramic materials with vascular network structure

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法


[0001]本专利技术涉及3D打印
，尤其涉及一种3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于3D打印（增材制造）方法的灵活性，用其打印生物陶瓷骨支架治疗和修复骨缺损的方法受到了广泛的关注。现有生物陶瓷支架材料在人体内形成血管网络速度较慢，此外3D打印技术虽然也可以构建血管网络孔隙，但由于生物陶瓷烧结后的收缩率较大，往往不能进行准确地预测需要构建的孔隙尺寸，从而导致了最终烧结后获得的血管网络的孔径尺寸与预期存在较大的差异，因此，现有3D打印技术制备的生物陶瓷材料存在血管网络的血管孔径不可控的问题。
[0003]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法，旨在解决生物陶瓷材料中血管网络的血管孔径不可控的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法，应用于3D打印设备，所述3D打印设备包括打印装置和打印平台，该方法包括以下步骤：制备模板浆料和陶瓷浆料，其中所述模板浆料为可溶性材料配置而成的浆料；将制备完成的陶瓷浆料放入预设容器中置于所述打印平台上，并将模板浆料放入打印装置的料筒中；根据预设的血管网络设计模型，控制打印装置的喷嘴在所述陶瓷浆料中挤出模板浆料；打印完成后，对所述预设容器中的模板浆料和陶瓷浆料进行固化处理，得到固化胚体；对所述固化胚体进行脱脂和烧结处理，得到包含模板材料的陶瓷材料；通过预设清洗溶液对所述陶瓷材料进行清洗，以去除所述陶瓷材料中的模板材料，得到具有血管网络结构的陶瓷材料。
[0006]可选地，所述可溶性材料为氯化钠、糖、硫酸锶、碳化钡、氯化钾、碳酸钾及硫酸钙中的一种或多种。
[0007]可选地，所述陶瓷浆料为羟基磷灰石浆料、磷酸钙浆料、硅酸钙浆料、硫酸钙浆料、氧化钛浆料、氧化锆浆料、氧化铝浆料及生物玻璃浆料的一种或多种。
[0008]可选地，所述打印装置的打印方式为墨水直写打印，其中所述喷嘴为I形或L型，所述喷嘴的喷嘴头的形状为圆形、椭圆、橄榄球形、V形、L形及正方形中的一种。
[0009]可选地，所述固化处理的固化方式为光固化、放射线固化、热固化、离子交联固化、
酶交联固化、共价交联固化、冷冻干燥固化、加热干燥固化、风干固化方式中的一种或多种。
[0010]可选地，所述固化方式根据所述陶瓷浆料和所述模板浆料的基体溶液确定。
[0011]可选地，所述脱脂和烧结处理的工艺根据所述陶瓷浆料的种类确定。
[0012]可选地，所述预设清洗溶液为中性溶液、酸性溶液或碱性溶液，所述通过预设清洗溶液对所述陶瓷材料进行清洗，以去除所述陶瓷材料中的模板材料，得到具有血管网络结构的陶瓷材料的步骤包括：将所述陶瓷材料放入所述中性溶液、酸性溶液或碱性溶液中浸泡或冲洗，以使所述陶瓷材料中的模板材料在浸泡或冲洗过程中溶解，从而形成具有血管网络结构的陶瓷材料。
[0013]可选地，所述中性溶液、酸性溶液或碱性溶液与所述陶瓷材料不发生反应。
[0014]可选地，所述血管网络结构的血管孔径通过所述打印装置的喷嘴尺寸、打印速率、挤出量以及所述血管网络设计模型进行控制。
[0015]本专利技术提出的一种3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法，通过制备模板浆料和陶瓷浆料，其中所述模板浆料为可溶性材料配置而成的浆料；将制备完成的陶瓷浆料放入预设容器中置于所述打印平台上，并将模板浆料放入打印装置的料筒中，以完成打印前的准备工作。然后根据预设的血管网络设计模型，控制打印装置的喷嘴在所述陶瓷浆料中挤出模板浆料，从而一方面由于陶瓷浆料的支撑作用，则可以保证模板浆料在构建所述血管网络结构的过程中不会发生变形和沉降，另一方面由于血管网络结构是由模板浆料构建的，而非直接打印的孔隙，因此模板浆料可以避免血管网络结构在烧结之前出现坍塌或收缩，从而保证所述血管网络结构的准确性。打印完成后，对所述预设容器中的模板浆料和陶瓷浆料进行固化处理，得到固化胚体，对所述固化胚体进行脱脂和烧结处理，得到包含模板材料的陶瓷材料，在脱脂烧结过程中，由于在血管网络结构中存在模板材料，因此避免在烧结过程中陶瓷材料的收缩影响血管网络结构的准确性。最后通过预设清洗溶液对所述陶瓷材料进行清洗，以去除所述陶瓷材料中的模板材料，得到具有血管网络结构的陶瓷材料。因此，本专利技术能够制备内部具有血管网络结构的陶瓷材料，并且由于模板材料的存在可限制在烧结过程中血管网络结构的孔隙出现收缩，从而保证了血管网络结构的准确性，实现了血管网络结构的孔隙尺寸的可控性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法一实施例的流程示意图；图2为本专利技术3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法的一场景示意图；图3为本专利技术3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法的另一场景示意图；图4为本专利技术涉及的具有血管网络结构陶瓷材料的结构示意图。
[0017]本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
[0018]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]近年来，由于3D打印方法的灵活性，用其打印生物陶瓷骨支架治疗和修复骨缺损的方法受到了广泛的关注。骨组织修复过程中需要在支架内部形成血管网络来为细胞迁移、增殖和分化提供营养和氧气，从而实现组织再生。因此，组织工程血管化是实现骨组织再生的首要前提。然而，生物陶瓷支架在植入体内后，往往需要较长的时间才能形成血管网络，容易使得组织内部细胞因长时间缺乏营养而死亡，影响组织再生效果。同时，虽然3D打印方法可构建血管网络孔隙，但生物陶瓷烧结后的收缩率较大，往往不能进行准确的预测，从而导致了血管网络孔径尺寸不一，影响支架材料血管化进程。因此，模拟设计人体组织微血管网络，并利用3D打印方法打印出血管孔径可控的生物陶瓷支架材料具有重要意义。
[0020]参照图1，图1为本专利技术3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法第一实施例的流程示意图。
[0021]本专利技术第一实施例提供了一种3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法，应用于3D打印设备，所述3D打印设备包括打印装置和打印平台，该方法包括以下步骤：步骤S100，制备模板浆料和陶瓷浆料，其中所述模板浆料为可溶性材料配置而成的浆料；具体地，制备模板浆料：可以通过称取一定质量的可溶性材料和第一基体溶液，在一定的工艺条件下（例如适宜的温度、压力等），通过搅拌、球磨、过滤等操作，使得可溶性材料与所述第一基体溶液混合均匀，从而制备得到用于挤出打印的模板浆料。其中所述可溶性材料为可溶于中性溶液（如水、中性无机盐溶液或中性有机溶液）、酸性溶液（如硫酸、盐酸、硝酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法，应用于3D打印设备，所述3D打印设备包括打印装置和打印平台，其特征在于，该方法包括以下步骤：制备模板浆料和陶瓷浆料，其中所述模板浆料为可溶性材料配置而成的浆料；将制备完成的陶瓷浆料放入预设容器中置于所述打印平台上，并将模板浆料放入打印装置的料筒中；根据预设的血管网络设计模型，控制打印装置的喷嘴在所述陶瓷浆料中挤出模板浆料；打印完成后，对所述预设容器中的模板浆料和陶瓷浆料进行固化处理，得到固化胚体；对所述固化胚体进行脱脂和烧结处理，得到包含模板材料的陶瓷材料；通过预设清洗溶液对所述陶瓷材料进行清洗，以去除所述陶瓷材料中的模板材料，得到具有血管网络结构的陶瓷材料。2.根据权利要求1所述的3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法，其特征在于，所述可溶性材料为氯化钠、糖、硫酸锶、碳化钡、氯化钾、碳酸钾及硫酸钙中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法，其特征在于，所述陶瓷浆料为羟基磷灰石浆料、磷酸钙浆料、硅酸钙浆料、硫酸钙浆料、氧化钛浆料、氧化锆浆料、氧化铝浆料及生物玻璃浆料的一种或多种。4.根据权利要求1所述的3D打印具有血管网络结构陶瓷材料的方法，其特征在于，所述打印装置的打印方式为墨水直写打印，其中所述喷嘴为I形或L型，所述喷嘴的喷嘴头的形状为圆形、椭圆、橄榄球形、V形、L形及正方形中的一种。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王法衡，覃利娜，刘亚雄，张清贤，石振明，马广才，李家振，杨蒙蒙，伍言龙，陈旭，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：