一种基于3D打印工艺制造的人工骨支架及方法技术

本发明专利技术提供一种基于3D打印工艺制造的人工骨支架及方法，所述方法包括如下步骤：将β

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印工艺制造的人工骨支架及方法


[0001]本专利技术属于医疗
，具体为一种基于3D打印工艺制造的人工骨支架及方法。

技术介绍

[0002]近年来，人工骨修复成为医疗
发展的主要趋势之一。通过文献调研，现有的人工骨支架使用的粘结剂，应用最为广泛的就是聚乙烯醇(英文简写为PVA)、聚已内酯(英文简写为PCL)、聚乳酸(英文简写为PLA)这类合成材料。这些材料不仅费用昂贵，会增加成本；而且在人工骨支架生产过程中需要耗费时间配制，会增加工时。当形成的人工骨支架植入人体后，此类物质长时间在人体中的过程并不明确。
[0003]人工骨支架的原材料是最为重要因素之一，其中备受关注的就是HA(英文名称为hydroxyapatite)、β
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TCP(英文名称为β
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tricalcium phosphate)及生物活性玻璃。通过研究，β
‑
TCP无毒、具有良好的生物相容性、可降解性、骨诱导性、骨传递性等，植入人体后对骨缺损具有优良的修复作用。而人体松质骨的强度在2～20MPa之间，但是传统β
‑
TCP形成的人工骨支架的强度不到1MPa，满足不了初期的支撑作用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于3D打印工艺制造的人工骨支架及方法，主要以β
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TCP、HA晶须作为原材料，医用甘油作为粘结剂，利用3D打印方法制备出人工骨支架，不仅操作简单、可以节省因为粘结剂造成的成分费用，而且通过HA晶须增强了人工骨支架的力学强度，满足人体松质骨强度2～20MPa，也具有降解性及骨传导性。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种基于3D打印工艺制造人工骨支架的方法，包括如下步骤：
[0007]将β
‑
TCP、HA晶须和医用甘油混合均匀，得到混合物，其中β
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TCP和医用甘油的质量比为(2～3):(1～2)，HA晶须占混合物质量的6％～11.25％，之后脱泡得到打印膏体；根据设计要求的参数，将打印膏体通过3D打印工艺进行打印，得到初步形成的人工骨支架；将初步形成的人工骨支架依次进行冷藏、冷冻干燥和灭菌，得到人工骨支架。
[0008]优选的，先在医用甘油中加入灭菌注射用水，得到质量分数为10％～15％的医用甘油溶液，再将β
‑
TCP、HA晶须和所述的医用甘油溶液混合均匀。
[0009]优选的，将β
‑
TCP和医用甘油混合后在1000～3000r/min下搅拌3～5次，每次1～3min。
[0010]优选的，将β
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TCP、HA晶须和医用甘油混合均匀后在脱泡机中脱泡，得到打印膏体。
[0011]优选的，将初步形成的人工骨支架在
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25～
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20℃下冷藏2～4h后再冷冻干燥。
[0012]进一步，所述的冷冻干燥按如下过程进行：
[0013]从
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40℃开始，在4min内以恒定的速率升温至
‑
30℃，之后在8min内以恒定的速率从
‑
30℃升温至
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20℃，然后在5min内以恒定的速率从
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20℃升温至0℃，在0℃保持3min，紧
接着从0℃开始在3min内以恒定的速率升温至20℃，再用3min以恒定的速率从20℃升温至25℃，最后用3min以恒定的速率从25℃升温至37℃。
[0014]优选的，所述初步形成的人工骨支架经冷藏、冷冻干燥后通过伽马射线灭菌，得到人工骨支架。
[0015]优选的，3D打印工艺所使用的为挤出式生物3D打印机。
[0016]一种由上述任意一项所述的基于3D打印工艺制造人工骨支架的方法得到的人工骨支架。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0018]本专利技术一种基于3D打印工艺制造人工骨支架的方法，主要以β
‑
TCP作为原材料，其成分与骨矿物组成类似，生物相容性好，在人体生物环境下发生降解行为显著，在新生骨组织大量生成的同时达到骨缺损修复的目的。将β
‑
TCP和医用甘油混合均匀，医用甘油作为粘结剂可以降低材料成本并且操作简单，不需要配制溶液耗费工时，减少人力物力财力，之后脱泡即可得到打印膏体；根据设计要求的参数，可将打印膏体通过3D打印工艺进行打印，得到初步形成的人工骨支架；将初步形成的人工骨支架依次进行冷藏、冷冻干燥和灭菌，得到人工骨支架，HA晶须可以增强人工骨支架的力学强度，人工骨力学强度可以达到6.34～8.71MPa，因此本专利技术的支架不仅具有β
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TCP的降解性优势，而且也具有一定支撑性能，在植入人体初期起到支撑作用，并且原材料种类比较少，通过3D打印技术可以个性化定制，支架具有多样性。
附图说明
[0019]图1为本专利技术所述的3D打印人工骨支架的制备流程图。
[0020]图2为本专利技术所述的冷冻干燥温度随时间变化的曲线。
[0021]图3a为本专利技术实施例1所得人工骨支架的实物图。
[0022]图3b为图3a的俯视图。
[0023]图4为本专利技术实施例2所得人工骨支架的实物图。
[0024]图5为本专利技术实施例3所得人工骨支架的实物图。
具体实施方式
[0025]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0026]3D打印工艺也是近些年比较受关注的制备方法之一，其具有微观结构调控能力，能从微观结构上调控支架内部孔隙的大小、形状、内部连接性及孔隙率等特性，可以个性化定制。人工骨支架不仅需要操作简单，而且也需要控制成本，并且性能也可以达到需求。
[0027]因此，本专利技术一种基于3D打印工艺制造人工骨支架的方法，其中原材料包括β
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TCP、HA晶须、医用甘油。β
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TCP作为原材料，其成分与骨矿物组成类似，生物相容性好，现有的相关实验已经表明其在人体生物环境下发生降解行为非常显著，在新生骨组织大量生成的同时达到骨缺损修复的目的，被广泛用于骨缺陷修复。医用甘油是一种无色透明粘稠的液体，通常从油脂中提炼出来，其纯度较高，并且无毒安全，是一种重要的医药原辅材料，在医药行业大量应用于输液、针剂等方面。经过大量广泛应用的例子表明其无毒、安全、来源
方便、价格便宜，适合作为人工骨支架粘结剂。使用医用甘油作为粘结剂，不仅可以减少因使用PVA、PCL等作为粘结剂的材料成本，而且操作简单，不需要配制溶液耗费工时。
[0028]本专利技术的人工骨支架在植入人体初期起到支撑作用。如图1所示，具体方法包括如下步骤：
[0029]步骤(1)，粘结剂配制：
[0030]在购买的医用甘油中加入灭菌注射用水，使得到的溶液中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印工艺制造人工骨支架的方法，其特征在于，包括如下步骤：将β
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TCP、HA晶须和医用甘油混合均匀，得到混合物，其中β
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TCP和医用甘油的质量比为(2～3):(1～2)，HA晶须占混合物质量的6％～11.25％，之后脱泡得到打印膏体；根据设计要求的参数，将打印膏体通过3D打印工艺进行打印，得到初步形成的人工骨支架；将初步形成的人工骨支架依次进行冷藏、冷冻干燥和灭菌，得到人工骨支架。2.根据权利要求1所述的基于3D打印工艺制造人工骨支架的方法，其特征在于，先在医用甘油中加入灭菌注射用水，得到质量分数为10％～15％的医用甘油溶液，再将β
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TCP、HA晶须和所述的医用甘油溶液混合均匀。3.根据权利要求1所述的基于3D打印工艺制造人工骨支架的方法，其特征在于，将β
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TCP和医用甘油混合后在1000～3000r/min下搅拌3～5次，每次1～3min。4.根据权利要求1所述的基于3D打印工艺制造人工骨支架的方法，其特征在于，将β
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TCP、HA晶须和医用甘油混合均匀后在脱泡机中脱泡，得到打印膏体。5.根据权利要求1所述的基于3D打印工艺制造人...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾庆丰，张新平，宋佳音，
申请(专利权)人：点云生物杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：