一种金属骨水泥及多孔金属微球及其制备方法技术

一种金属骨水泥及多孔金属微球及其制备方法，该金属骨水泥，用于骨缺损修复，包括多孔金属微球与水凝胶混合，所述多孔金属微球与水凝胶体积比为0.1

【技术实现步骤摘要】
一种金属骨水泥及多孔金属微球及其制备方法


[0001]本专利技术涉及骨缺损修复技术，特别是一种用于修复骨缺损的多孔可降解、可注射的金属骨水泥及多孔金属微球及其制备方法。

技术介绍

[0002]骨创伤和骨病造成的骨缺损是一种常见的临床疾病，大面积骨缺损通常不能自愈，是骨科临床最大的挑战之一。大面积骨缺损的治疗手段通常包括自体骨移植和异体骨移植。然而，异体骨移植具有疾病传播的风险，作为金标准的自体骨移植也有供给有限、多次手术及不能匹配骨缺损解剖模型的局限性。因此，人工骨填充材料应运而生。目前，临床常用的人工骨填充材料为生物陶瓷或可降解高分子材料骨颗粒。虽然陶瓷和高分子材料具有良好的生物降解性和生物活性，但其力学性能较差。此外，现有骨颗粒难以通过微创手术注射至骨缺损部位，且植入后稳定性较差，从而影响骨填充材料的植入效果。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于修复骨缺损的多孔可降解、可注射的金属骨水泥及多孔金属微球及其制备方法，以提高骨填充材料力学性能及稳定性。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种多孔金属微球，用于骨缺损修复，其中，所述多孔金属微球的外形为规则或不规则球形，所述多孔金属微球的内部为内联通的多孔胞元结构，所述不规则球形包括椭球体和多面体结构，所述多孔胞元结构包括梁杆胞元结构和面胞元结构。
[0005]上述的多孔金属微球，其中，所述多孔金属微球的外形尺寸为0.5
‑
10mm。
[0006]上述的多孔金属微球，其中，所述多孔胞元结构的孔隙率为50％
‑
90％，孔径范围为0.2
‑
2mm。
[0007]上述的多孔金属微球，其中，所述梁杆胞元结构的杆径为0.2
‑
2mm；所述面胞元结构的面厚为0.2
‑
2mm。
[0008]上述的多孔金属微球，其中，所述梁杆胞元结构包括金刚石结构、桁架结构、面心立方结构、体心立方结构、负泊松比结构或骨小梁结构；所述面胞元结构包括Gyroid结构、Schwarz结构、金刚石或三周期极小曲面结构。
[0009]上述的多孔金属微球，其中，所述多孔金属微球的材料为镁基金属、锌基金属、铁基金属或钼基金属。
[0010]上述的多孔金属微球，其中，所述多孔金属微球个体为激光粉末床熔融成形件，所述激光粉末床的熔融打印参数为：激光光斑直径为50
‑
100μm，激光功率为50
‑
200W，激光扫描速率为100
‑
2000mm/s，激光填充间距为激光光斑直径的50％
‑
80％，铺粉厚度为20
‑
70μm，相邻铺粉层之间激光扫描方向的夹角为67
‑
90
°
。
[0011]为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种多孔金属微球的制备方法，其中，
包括如下步骤：
[0012]S100、选择可降解的金属粉末材料，所述金属粉末材料为镁基金属、锌基金属、铁基金属或钼基金属；
[0013]S200、将所述金属粉末材料在真空干燥箱中进行加热干燥，加热温度为60
‑
150℃，干燥时间为3
‑
6个小时；
[0014]S300、选择与所述金属粉末材料成分相同的合金作为基板，并对所述基板进行预热，预热温度为100
‑
200℃；
[0015]S400、通过三维制图软件设计多孔金属微球的三维模型，并以STL格式保存所述三维模型；
[0016]S500、将STL格式的所述三维模型导入分层软件中，添加支撑并进行切片处理，设置打印参数，生成打印文件，将打印文件传输至激光粉末床，设置所述激光粉末床的熔融打印参数并进行打印；以及
[0017]S600、将打印完成的所述多孔金属微球与所述基板分离，获得所述多孔金属微球成品。
[0018]上述的多孔金属微球的制备方法，其中，还包括：
[0019]S700、采用盐酸和硝酸的酒精溶液对所述多孔金属微球进行抛光处理，所述盐酸和硝酸在酒精中各自的体积浓度范围为1％
‑
5％，盐酸和硝酸的体积比为1。
[0020]为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种金属骨水泥，用于骨缺损修复，其中，包括多孔金属微球与水凝胶混合，所述多孔金属微球为上述的多孔金属微球，所述多孔金属微球与水凝胶体积比为0.1
‑
2，所述金属骨水泥的孔隙率为50％
‑
90％，且可降解可注射。
[0021]本专利技术的技术效果在于：
[0022]1)可降解多孔金属微球精度高、壁厚均匀且无裂纹产生；力学性能与人骨的力学性能更加匹配；规则或不规则球形使其填充性好；内部联通多孔结构利于骨组织与血管再生；可降解金属材料生物相容性好，且能够促进成骨细胞在其内部黏附、增殖或分化；
[0023]2)采用激光粉末床熔融制备可降解多孔金属微球，可实现任意尺寸及胞元结构的高精度快速制造，实现功能与结构一体化；
[0024]3)可降解多孔金属微球与水凝胶混合成金属骨水泥，实现了多孔金属微球的可注射性，水凝胶保证了多孔金属微球注射之后的稳定性。
[0025]以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。
附图说明
[0026]图1为本专利技术一实施例的金属骨水泥应用示意图；
[0027]图2A为本专利技术一实施例的多孔金属微球立体结构示意图；
[0028]图2B为图2A的剖面图；
[0029]图3A为本专利技术另一实施例的多孔金属微球立体结构示意图；
[0030]图3B为图3A的剖面图；
[0031]图4A为本专利技术一实施例的制备方法原理图；
[0032]图4B为本专利技术一实施例的粉末床熔融参数设置示意图；
[0033]图5为本专利技术实施例1的多孔纯锌微球球体；
[0034]图6为本专利技术实施例2的多孔锌镁合金微球多面体；
[0035]图7为本专利技术一实施例的金属骨水泥注射交联后示意图；
[0036]图8为本专利技术一实施例的多孔纯锌微球成骨示意图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图对本专利技术的结构原理和工作原理作具体的描述。参考附图，详细地说明本专利技术的优选实施方式。需要说明的是，以下实施例不以任何形式限制本专利技术，如在本专利技术构思的基础上，做出若干变化和改进，都属于本专利技术的保护范围。需要说明的是，本专利技术中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本领域技术人员将理解，一般而言，本专利技术中使用的术语一般意图为“开放”术语(例如术语“包括”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔金属微球，用于骨缺损修复，其特征在于，所述多孔金属微球的外形为规则或不规则球形，所述多孔金属微球的内部为内联通的多孔胞元结构，所述不规则球形包括椭球体和多面体结构，所述多孔胞元结构包括梁杆胞元结构和面胞元结构。2.根据权利要求1所述的多孔金属微球，其特征在于，所述多孔金属微球的外形尺寸为0.5
‑
10mm。3.根据权利要求2所述的多孔金属微球，其特征在于，所述多孔胞元结构的孔隙率为50％
‑
90％，孔径范围为0.2
‑
2mm。4.根据权利要求3所述的多孔金属微球，其特征在于，所述梁杆胞元结构的杆径为0.2
‑
2mm；所述面胞元结构的面厚为0.2
‑
2mm。5.根据权利要求1、2、3或4所述的多孔金属微球，其特征在于，所述梁杆胞元结构包括金刚石结构、桁架结构、面心立方结构、体心立方结构、负泊松比结构或骨小梁结构；所述面胞元结构包括Gyroid结构、Schwarz结构、金刚石或三周期极小曲面结构。6.根据权利要求1、2、3或4所述的多孔金属微球，其特征在于，所述多孔金属微球的材料为镁基金属、锌基金属、铁基金属或钼基金属。7.根据权利要求6所述的多孔金属微球，其特征在于，所述多孔金属微球个体为激光粉末床熔融成形件，所述激光粉末床的熔融打印参数为：激光光斑直径为50
‑
100μm，激光功率为50
‑
200W，激光扫描速率为100
‑
2000mm/s，激光填充间距为激光光斑直径的50％
‑
80％，铺粉厚度为20
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚庚，王鲁宁，王磊，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：