一种3D打印复合骨修复材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种3D打印复合骨修复材料及其制备方法和应用，应用于骨修复材料技术领域，该3D打印复合骨修复材料包括内层材料和/或外层材料；内层材料和外层材料均以第一生物墨水和第二生物墨水为原料通过3D打印得到；第一生物墨水由矿化胶原多孔磷酸钙复合材料和高聚物溶液制备得到；第二生物墨水由矿化胶原多孔磷酸钙复合材料、生物活性材料和第一溶剂制备得到。本发明专利技术提供的3D打印复合骨修复材料可以根据实际骨损伤情况进行定制打印。可以根据实际骨损伤情况进行定制打印。可以根据实际骨损伤情况进行定制打印。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印复合骨修复材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及骨修复材料
，特别涉及一种3D打印复合骨修复材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前骨缺损治疗面临的植入材料骨诱导性不足，降解速度不能匹配骨细胞生长速度，且定制材料仅具有单一的强度和结构，难以满足同时存在皮质骨和松质骨缺损的骨损伤情况，无法根据骨缺损实际情况实现个性化定制等疑难问题，因此，急需开发一种具有不同强度和结构的复合骨修复材料，以满足不同情况骨损伤的新型骨修复材料。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中的一个或多个技术问题，本专利技术提供了一种3D打印复合骨修复材料及其制备方法和应用，可以根据实际骨缺损情况，通过3D打印制备得到具有不同强度和结构的复合骨修复材料，可以根据不同需求实现定制打印。
[0004]本专利技术在第一方面提供了一种3D打印复合骨修复材料，所述3D打印复合骨修复材料包括内层材料和/或外层材料；
[0005]所述内层材料和所述外层材料均以第一生物墨水和第二生物墨水为原料通过3D打印得到；
[0006]所述第一生物墨水由矿化胶原多孔磷酸钙复合材料和高聚物溶液制备得到；
[0007]所述第二生物墨水由矿化胶原多孔磷酸钙复合材料、生物活性材料和第一溶剂制备得到。
[0008]优选地，在所述内层材料中，所述第一生物墨水和所述第二生物墨水的质量比为1:(1.5～9)。
[0009]优选地，在所述外层材料中，所述第一生物墨水和所述第二生物墨水的质量比为(1.5～9):1。
[0010]优选地，所述高聚物溶液由高聚物溶于第二溶剂配制得到；
[0011]所述高聚物和所述第二溶剂的用量比为1g:(5～12)mL；
[0012]在所述第一生物墨水中，所述矿化胶原多孔磷酸钙复合材料与所述高聚物的质量比为1:(1.5～9)。
[0013]优选地，所述高聚物为聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯醇中一种或多种；
[0014]所述第二溶剂为1,4
‑
二氧六环、丙酮、氯仿、二氯甲烷中的一种或多种，优选为1,4
‑
二氧六环。
[0015]优选地，在所述第二生物墨水中，以所述矿化胶原多孔磷酸钙复合材料与生物活性材料的总质量计，所述矿化胶原多孔磷酸钙复合材料占总质量的80～99.5％，所述生物活性材料总质量的占0.5～20％，优选为1～6％；
[0016]在所述第二生物墨水中，所述矿化胶原多孔磷酸钙复合材料与生物活性材料的总
质量和所述第一溶剂的体积比为1g:(10～20)mL。
[0017]优选地，所述生物活性材料为浓缩生长因子、转化生长因子
‑
β、骨形态发生蛋白中的一种；
[0018]所述第一溶剂为纯化水、生理盐水或灭菌注射用水。
[0019]优选地，所述外层材料的抗压强度为10～20MPa，孔隙率为30～70％；
[0020]所述内层材料的抗压强度为0.8～2MPa，孔隙率为50～90％。
[0021]本专利技术在第二方面提供了一种第一方面所述的3D打印复合骨修复材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0022]S1、将矿化胶原多孔磷酸钙复合材料加入高聚物溶液中，经第一搅拌处理，得到第一生物墨水；
[0023]S2、将矿化胶原多孔磷酸钙复合材料、生物活性材料和第一溶剂混合，经第二搅拌处理，得到第二生物墨水；
[0024]S3、根据骨组织缺损部位结构特点，构建立体仿真模型，调整所述第一生物墨水和所述第二生物墨水的用量，然后通过3D打印，形成内层材料；和/或
[0025]调整所述第一生物墨水和所述第二生物墨水的用量，然后通过3D打印，形成外层材料；
[0026]S4、将S3制备得到的所述内层材料和/或所述外层材料进行冷冻干燥、解析除去溶剂残留、灭菌，得到包括所述内层材料和/或所述外层材料的所述3D打印复合骨修复材料。
[0027]优选地，在步骤S1中，所述第一搅拌处理的搅拌速度为100～200r/min，搅拌时间为2～8h。
[0028]优选地，在步骤S2中，所述第二搅拌处理的搅拌速度为100～200r/min，搅拌时间为2～8h。
[0029]本专利技术在第三方面提供了第一方面所述的3D打印复合骨修复材料在骨修复中的应用。
[0030]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0031](1)本专利技术提供的3D打印复合骨修复材料具有类似自体骨仿生皮质骨结构和强度的外层材料和/或具有类似自体骨仿生松质骨结构和强度的内层材料，可根据实际骨损伤情况进行定制打印。
[0032](2)本专利技术在一些优选地实施例中，内层材料中第一生物墨水含量低，第二生物墨水含量高，为疏松多孔结构；外层材料中第一生物墨水含量高，第二生物墨水含量低，为致密结构；通过调控第一生物墨水和第二生物墨水的质量比制备得到具有类似自体骨的仿生松质骨结构和强度的内层材料和/或具有类似自体骨的仿生皮质骨结构和强度的外层材料的复合骨修复材料，该复合骨修复材料既具有优异成骨诱导活性，能够快速诱导血管长入与新骨组织再生，又具有优异的力学支撑强度，可以满足负重部位植骨需求。
[0033](3)本专利技术在一些具体的实施例中，根据实际骨缺损情况，调整第一生物墨水和第二生物墨水的比例，打印得到具有类似自体骨仿生松质骨结构和强度的内层材料；和/或调整第一生物墨水和第二生物墨水的比例，打印得到具有类似自体骨仿生皮质骨结构和强度的外层材料；对于同时存在皮质骨和松质骨缺损的骨损伤情况，可以根据需要打印同时具有内层材料和外层材料的复合骨修复材料；对于仅有皮质骨缺损的骨损伤情况，可以根据
需要打印仅有外层材料的骨修复材料；对于仅有松质骨缺损的骨损伤情况，可以根据需要打印仅有内层材料的骨修复材料；可以根据不同需求实现定制打印。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1是本专利技术提供的一种3D打印复合骨修复材料的制备方法的流程图；
[0036]图2是空白对照组进行手术8周后皮肤及皮下组病理图；
[0037]图3是实验组进行手术(植入本专利技术实施例1提供的复合骨修复材料)8周后皮肤及皮下组织病理图；
[0038]图4是空白对照组进行手术8周后胸腺组织病理图；
[0039]图5是实验组进行手术(植入本专利技术实施例1提供的复合骨修复材料)8周后胸腺组织病理图；
[0040]图6是空白对照组进行手术8周后脾脏组织病理图；
[0041]图7是实验组进行手术(植入本专利技术实施例1提供的复合骨修复材料)8周后脾脏组织病理图；
[0042]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印复合骨修复材料，其特征在于：所述3D打印复合骨修复材料包括内层材料和/或外层材料；所述内层材料和所述外层材料均以第一生物墨水和第二生物墨水为原料通过3D打印得到；所述第一生物墨水由矿化胶原多孔磷酸钙复合材料和高聚物溶液制备得到；所述第二生物墨水由矿化胶原多孔磷酸钙复合材料、生物活性材料和第一溶剂制备得到。2.根据权利要求1所述的复合骨修复材料，其特征在于：在所述内层材料中，所述第一生物墨水和所述第二生物墨水的质量比为1:(1.5～9)；和/或在所述外层材料中，所述第一生物墨水和所述第二生物墨水的质量比为(1.5～9):1。3.根据权利要求1所述的复合骨修复材料，其特征在于：所述高聚物溶液由高聚物溶于第二溶剂配制得到；所述高聚物和所述第二溶剂的用量比为1g:(5～12)mL；在所述第一生物墨水中，所述矿化胶原多孔磷酸钙复合材料与所述高聚物的质量比为1:(1.5～9)。4.根据权利要求3所述的复合骨修复材料，其特征在于：所述高聚物为聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯醇中的一种或多种；所述第二溶剂为1,4
‑
二氧六环、丙酮、氯仿、二氯甲烷中的一种或多种，优选为1,4
‑
二氧六环。5.根据权利要求1所述的复合骨修复材料，其特征在于：在所述第二生物墨水中，以所述矿化胶原多孔磷酸钙复合材料与生物活性材料的总质量计，所述矿化胶原多孔磷酸钙复合材料占总质量的80～99.5％，所述生物活性材料占总质量的0.5～20％，优选为1～6％；在所述第二生物墨水中，所述矿化胶原多孔磷酸钙复合材料与生物活性材料的总质量和所述第一溶剂的体积比为1g:(10～20)mL。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志敏，宋天喜，朱金亮，崔云，胡艳丽，胡刚，仇志烨，吴晶晶，
申请(专利权)人：北京奥精康健科技有限公司，
类型：发明
国别省市：