一种多功能界面的骨修复支架材料、其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种多功能界面的骨修复支架材料的制备方法，包括如下步骤：A)采用滚动法制备多孔氯化钠微球；B)将氯化钠微球和粘结剂混合，激光选择性烧结3D打印，脱除粘结剂，静压烧结，得到三维多孔的无机粒子纳米粉体/氯化钠支架；C)将三维多孔的无机粒子纳米粉体/氯化钠支架置于模具中，将高分子溶液灌入上述模具中，成型后，将材料取出，置于溶剂中浸泡，干燥，得到骨修复支架材料。本发明专利技术通过上述结构设计和组分调控，仅在孔壁表面制造生物涂层界面，而不改变高分子本体的组成与结构，最大限度保留其原有机械强度。且所获得涂层可通过调节组分的化学组成同时被赋予多种生物功能。调节组分的化学组成同时被赋予多种生物功能。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能界面的骨修复支架材料、其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及材料
，尤其是涉及一种多功能界面的骨修复支架材料、其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]车祸、战伤、炎症、骨肉瘤切除等多种原因导致的大段骨缺损存在骨延迟愈合、骨不连、反复持久性感染、及肿瘤复发等现实问题，治疗难度大，疗程漫长且疗效欠佳，是导致截肢的重要原因之一。其中自体骨移植来源非常有限，异体或异种骨则存在疾病传播和免疫排斥风险，故临床常采用手术切除肿瘤去感染病灶后，利用人工植骨材料填充和诱导骨再生，同时长期应用抗生素和抗肿瘤药物对抗感染和肿瘤复发，这又会产生细菌耐药性、不敏感菌的二重感染、肠道菌群紊乱等新的棘手问题。因此，赋予骨植入材料自身抗菌、抗炎、抗肿瘤等丰富功能，在抗感染、防复发与骨再生之间取得平衡，有望克服抗生素滥用的耐药性问题和肿瘤复发几率，为大段骨缺损开辟全新的治疗途径。
[0003]除一些生物相容性和生物降解性良好的医用高分子(如聚乳酸PLA、聚乳酸
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羟基乙酸PLGA、聚己内酯PCL等)以外，聚酰胺、聚酰亚胺等材料性能也比较优异，被誉为“综合性能优秀的材料之一”，常被用于医用缝合线和医用植骨材料等。其化学性质稳定，耐腐蚀，力学性能优秀，较可降解高分子、金属、合金等更适用于承重性骨科植入器件。然而该系列材料熔点较高，可适用的溶剂也极少，导致将其加工制备成三维骨植入材料和器件存在较大的困难。而利用3D打印技术制备聚酰胺等骨植入材料也对打印设备参数要求极高，且其极度惰性的特质导致其缺乏骨结合性，易致使植入物松动和脱落，而3D打印技术无法在打印过程中直接获得具有生物功能的表面界面。因此本技术尝试开拓聚酰胺等骨植入材料多功能生物界面的“一步到位”加工成型新技术，调控骨结合界面结构和成分，提高材料抗感染、抗肿瘤复发和抗菌性能的聚酰胺等骨修复材料。李毓灵等公开了基于聚酰胺的骨修复材料 (CN109966546A)，将纳米羟基磷灰石与氧化锆粉末研磨、高温烧结后粉碎，然后在与聚酰胺混合后注塑成型，获得了具有优良力学性能的骨修复材料。李玉宝等公开了一种羟基磷灰石与聚酰胺混合的骨修复体(CN1460526A)，其过程是通过羟基磷灰石细粉和聚酰胺细粉混合后，再与含氯化钙的乙醇溶液混合，固化，用水溶解其中的水溶性成分后，形成具有孔隙的骨修复体材料。
[0004]与聚酰胺、聚酰亚胺性能最为类似的材料包括聚醚醚酮(PEEK)材料，如邓怡等公开了一种抗菌PEEK骨修复材料(CN111729132B)，在浓硫酸磺化的PEEK表面借助磺酸基团与羟基反应生成磺酸酯来复合钴纳米线和碳化硅(Si3C2)，赋予材料抗菌性能，利用的是Si3C2料经激光激发产生热和单线态氧(1O2)使细菌破裂而死。
[0005]闫春泽公开了一种PEEK光热抗癌支架(CN113499486A)，将光热转换剂加入到PEEK基材中，利用激光烧结技术制造多孔的支架，用于病人骨肉瘤术后残余癌细胞的消融和骨缺损治疗。以上技术不能在复杂的或多孔的植入体材料内表面进行，如3D打印的复杂形状等。所述激光烧结技术制造的 PEEK抗癌多孔支架中无机粉体的掺入，不仅仅在表面，而是
在整个材料基体广泛分布的，由于无机物颗粒和有机物基体间易发生界面不相容，易导致材料分布不均，而导致材料力学强度及整体性能受损下降。
[0006]因此，提供一种多功能界面的骨修复支架界面相容性好，同时机械性能好的骨修复支架是非常必要的。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种多功能界面的骨修复支架材料的制备方法，本专利技术制备的骨修复支架材料界面相容性好，同时机械性能好。
[0008]本专利技术提供了一种多功能界面的骨修复支架材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009]A)采用滚动法制备多孔氯化钠微球；
[0010]B)将氯化钠微球和粘结剂混合，激光选择性烧结3D打印，脱除粘结剂，静压烧结，得到三维多孔的无机粒子纳米粉体/氯化钠支架；
[0011]C)将三维多孔的无机粒子纳米粉体/氯化钠支架置于模具中，将高分子溶液灌入上述模具中，成型后，将材料取出，置于溶剂中浸泡，干燥，得到骨修复支架材料。
[0012]本专利技术基体高分子材料功能有抗菌、抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抗病毒等功能。同时本专利技术的方法能够创造性地制备特殊结构的多孔非降解或可降解、含功能化涂层的骨修复材料。
[0013]优选的，步骤A)所述滚动法制备多孔氯化钠微球具体为：
[0014]a)采用喷雾干燥法制备氯化钠颗粒；糯米粉和水混合搅拌得到悬液；
[0015]b)氯化钠颗粒和悬液搅拌，水浴，得到氯化钠微球粗颗粒；
[0016]c)氯化钠微球粗颗粒和无机粒子纳米粉体混合，滚动，升温固化，干燥，保温，烧结，得到多孔氯化钠微球。
[0017]优选的，步骤a)所述喷雾干燥的参数具体为：氯化钠饱和溶液的进料速度5～30mL/min，引风机频率10～50Hz，入口温度120～250℃，雾化器频率 200～350Hz；氯化钠颗粒尺寸为9～11μm；
[0018]步骤b)水浴为20～25℃水浴；所述氯化钠颗粒和悬液的质量比为10g： 1ml
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10g：3ml。
[0019]步骤c)所述无机粒子纳米粉体为β
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磷酸三钙、纳米氧化铈、生物活性玻璃、氧化锌、纳米银、金纳米粒子、铜或氧化石墨烯；所述氯化钠微球粗颗粒和无机粒子纳米粉体的质量比为10:0.01
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10：1；
[0020]所述滚动为：200r/min滚动10min；所述升温固化为5℃/min，升温至 80～90℃，保持5～10min；所述干燥为10℃/min升温至到90～100℃干燥；所述保温为500℃保温1小时，750～765℃保温2～3h；所述烧结温度为750～765℃。
[0021]优选的，步骤B)所述粘结剂为尼龙、石蜡或聚乙烯中的一种几种；所述氯化钠微球和粘结剂混合的质量比为1：1～5：1。
[0022]优选的，步骤B)所述激光选择性烧结的温度为150～180℃，时间为 10～30min。所述静压烧结在惰性气体存在下进行；所述静压烧结的温度为 750～765℃，时间为1～2h。
[0023]优选的，步骤C)所述模具为玻璃管；所述玻璃管的直径为5～20mm；
[0024]所述浸泡为水中浸泡除去氯化钠，丙酮中浸泡除去溶剂；
[0025]所述干燥具体为冷冻干燥。
[0026]所述高分子溶液中高分子材料为聚酰胺、聚酰亚胺、聚芳醚砜、聚醚砜、聚砜、聚芳醚酮、聚氨酯、PLA、PLGA或PCL等；所述高分子溶液中溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺、二苯砜、二甲苯、六氟异丙醇、浓硫酸、三氯甲烷、二氯甲烷、N
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甲基吡咯烷酮。
[0027]优选的，步骤B)所述3D打印的形状结构为中间实心、周围多孔的圆筒状或多孔的圆筒状。
[0028]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能界面的骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A)采用滚动法制备多孔氯化钠微球；B)将氯化钠微球和粘结剂混合，激光选择性烧结3D打印，脱除粘结剂，静压烧结，得到三维多孔的无机粒子纳米粉体/氯化钠支架；C)将三维多孔的无机粒子纳米粉体/氯化钠支架置于模具中，将高分子溶液灌入上述模具中，成型后，将材料取出，置于溶剂中浸泡，干燥，得到骨修复支架材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)所述滚动法制备多孔氯化钠微球具体为：a)采用喷雾干燥法制备氯化钠颗粒；糯米粉和水混合搅拌得到悬液；b)氯化钠颗粒和悬液搅拌，水浴，得到氯化钠微球粗颗粒；c)氯化钠微球粗颗粒和无机粒子纳米粉体混合，滚动，升温固化，干燥，保温，烧结，得到多孔氯化钠微球。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤a)所述喷雾干燥的参数具体为：氯化钠饱和溶液的进料速度5～30mL/min，引风机频率10～50Hz，入口温度120～250℃，雾化器频率200～350Hz；氯化钠颗粒尺寸为9～11μm；步骤b)水浴为20～25℃水浴；所述氯化钠颗粒和悬液的质量比为10g：1ml
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10g：3ml；步骤c)所述无机粒子纳米粉体为β
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磷酸三钙、纳米氧化铈、生物活性玻璃、氧化锌、纳米银、金纳米粒子、铜或氧化石墨烯；所述氯化钠微球粗颗粒和无机粒子纳米粉体的质量比为10:0.01～10：1；所述滚动为：200r/min滚动10min；所述升温固化为5℃/min，升温至80～90℃，保持510min；所述干燥为10℃/min升...

【专利技术属性】
技术研发人员：章培标，王宗良，郭跃明，买合木提，
申请(专利权)人：佛山市中医院，
类型：发明
国别省市：