一种用于牙槽骨增量的可塑型3D打印HA-PCL复合支架及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于牙槽骨增量的可塑型3D打印HA

【技术实现步骤摘要】
一种用于牙槽骨增量的可塑型3D打印HA
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PCL复合支架及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种用于牙槽骨增量的可塑型3D打印HA
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PCL复合支架制备方法及应用，属于高分子材料制备领域。

技术介绍

[0002]在骨增量手术中，对于骨缺损区域需用骨粉填充，之后使用人工骨膜包裹防止骨粉外漏，最外层使用固定材料对人工骨膜进行保护和固定。目前颌骨修复固定材料种类繁多，其中聚甲基丙烯酸甲酯、钛、陶瓷和碳纤维加固聚合物应用普遍。钛合金由于生物相容性和力学性能突出，生产成本低廉被广泛应用。临床医生在实施手术时，目前只有标准化的成品钛网膜，需要选择外形尺寸参数比较适合的钛膜，并结合患者骨缺损处的骨形态对钛膜结构外形进行加工才能贴紧周围骨骼。据报道，在钛网植入术后仍会出现较多的并发症(血肿、皮肤坏死、感染、癫痫等)，对患者造成生理和心理损害。虽然钛网应用广泛，但是该材料不能降解，待缺损部位骨组织恢复痊愈后需要二次手术取出。植入钛网需要二次手术取出是目前临床应用的最大弊端，寻找一种可以代替钛网，且不需要手术取出的材料是当下研究重点。
[0003]骨组织工程的发展为解决骨修复的难题带来了希望。可生物降解的聚己内酯(PCL)由于具有良好的生物相容性和热塑性，被广泛用于在组织工程中制造不同类型的支架。但用于骨组织工程时，由于PCL呈疏水性、生物活性不够，新骨组织难以与聚合物表面紧密结合，而且力学性能差，往往与其他组分复合使用。而羟基磷灰石(HA)作为人骨骼和牙齿的主要无机成分，具有高生物活性和压缩强度，但脆性大，为了获得良好的机械性能，将其与聚合物复合使用，主要被用作骨代替材料。不少研究表明，PCL
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HA复合材料可以结合两种材料的生物相容性、生物可降解性和力学性能的优势，在骨替代材料和骨支架方面具有广阔的应用前景。除了传统的溶剂浇注/微粒沥滤法、气体发泡法、热致相分离、冷冻干燥、烧结技术等技术制备PCL
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HA复合材料外，3D打印制备PCL基复合材料为当下研究热点。
[0004]目前采用3D打印技术制备PCL
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HA复合材料的技术屏障有：1.需要预先挤丝、造粒，如熔融沉积(FDM)技术：需要先造丝，再打印；熔体微分FDM打印：需要先挤丝、造粒再进行打印；2.需要预先溶解聚合物，如挤出沉淀成型(EDM)：预先将聚合物溶于溶剂中，获得聚合物浆料后挤丝打印，再通过挥发、萃取、冷冻等技术去除溶剂。

技术实现思路

[0005]本专利技术设计开发了一种用于牙槽骨增量的可塑型3D打印HA
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PCL复合支架制备方法，通过将聚己内酯和纳米羟基磷灰石混合后采用PED技术进行3D打印，得到HA
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PCL复合支架能够对骨增量手术中填充的骨粉起到支撑作用，不需要手术二次取出，并且经过低温短时加热，支架可进行重复三维塑形。
[0006]本专利技术还设计开发了一种用于牙槽骨增量的可塑型3D打印HA
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PCL复合支架，通过
本专利技术提供的用于牙槽骨增量的可塑型3D打印HA
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PCL复合支架制备方法进行制备得到。
[0007]本专利技术还设计开发了一种用于牙槽骨增量的可塑型3D打印HA
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PCL复合支架在颌骨修复中的应用。
[0008]本专利技术提供的技术方案为：
[0009]一种用于牙槽骨增量的可塑型3D打印HA
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PCL复合支架制备方法，包括：
[0010]步骤一、将聚己内酯和纳米羟基磷灰石混合后，填入到PED设备的料筒；
[0011]步骤二、构建多孔长方体支架3D模型，长方体支架由Zig
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Zig走线模式沿0
°
/90
°
交替构成；
[0012]步骤三、对所述长方体支架进行分层，设定喷嘴内径为0.4mm，线间距为0.8～1.2mm，层高为0.3mm。
[0013]优选的是，所述步骤一中，聚己内酯和纳米羟基磷灰石按照质量比9:1或8:2或7:3进行混合。
[0014]优选的是，所述步骤二中，所述多孔长方体支架的尺寸为：10mm
×
10mm
×
0.6mm。
[0015]优选的是，所述步骤三种，设定打印温度为110℃，设定基础速度为0.3mm3/s。
[0016]优选的是，所述聚己内酯和纳米羟基磷灰石的质量比为8:2，所述支架的线间距为8mm。
[0017]优选的是，所述聚己内酯的分子量为80000，粒径为微米级，所述羟基磷灰石的粒径为20nm。
[0018]优选的是，使用所述的牙槽骨增量的可塑型3D打印HA
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PCL复合支架在颌骨修复中的应用。
[0019]本专利技术所述的有益效果：
[0020]本专利技术采用精密挤出制造技术(PED)技术，此技术由熔融沉积技术(FDM)改进而来，其优势在于不限制填料形态，颗粒、块体、丝、液体浆料均可直接进行打印。通过PED打印，我们获得了具有可塑形、可降解、无毒的PCL/nHA复合材料支架，此支架不需要手术二次取出，而且具备一定力学性能，能对骨增量手术中填充的骨粉起到支撑作用，尤其是经过短时低温加热可以对其按照需求进行塑形，经过50次以上塑形后支架依然可以维持形态不发生断裂。
[0021]在材料选择上有很大自由度，打印工艺简单，支架制备周期短，可根据填充骨粉颗粒大小自由设计丝间距。
[0022]可设计性，根据填充骨粉颗粒的大小设计线间距、线粗细、支架厚度和形状，可以支撑不同颗粒尺寸的骨粉。
[0023]可塑性，简单的将支架材料置于热气氛环境中，2min内即可对支架进行塑性，而且塑性后不会回弹。
[0024]生物相容性好，不添加带有毒性的有机溶剂，环境友好；采用新型改进FDM技术(PED)可以在打印机填料桶中直接加入任意形态的初始材料，对填料桶预热5min即可直接打印，传统3D打印往往需要先将材料熔融挤丝、造粒，在此过程中不仅会对原材料产生大量浪费，重复熔融冷却过程还会直接影响材料的力学性能，使材料的使用寿命大打折扣。
附图说明
[0025]图1为本专利技术所述的聚己内酯与纳米羟基磷灰石的质量比为9:1，线间距为1.2mm时复合材料支架的SEM图。
[0026]图2为本专利技术所述的聚己内酯与纳米羟基磷灰石的质量比为8:2，线间距为1.2mm复合材料支架的SEM图。
[0027]图3为本专利技术所述的聚己内酯与纳米羟基磷灰石的质量比为7:3，线间距为1.2mm复合材料支架的SEM图。
[0028]图4为本专利技术所述的聚己内酯与纳米羟基磷灰石的质量比为8:2，线间距为0.8mm支架的数码照片。
[0029]图5为本专利技术所述的聚己内酯与纳米羟基磷灰石的质量比为8:2，线间距为1.0mm时复合材料支架的数码照片。
[0030]图6为本专利技术所述的聚己内酯与纳米羟基磷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于牙槽骨增量的可塑型3D打印HA
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PCL复合支架制备方法，其特征在于，包括：步骤一、将聚己内酯和纳米羟基磷灰石混合后，填入到PED设备的料筒；步骤二、构建多孔长方体支架3D模型，长方体支架由Zig
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Zig走线模式沿0
°
/90
°
交替构成；步骤三、对所述长方体支架进行分层，设定喷嘴内径为0.4mm，线间距为0.8～1.2mm，层高为0.3mm，进行3D打印，得到聚己内酯
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羟基磷灰石复合材料支架；在温度为50～55℃条件下，对得到的聚己内酯
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羟基磷灰石复合材料支架进行热塑性加工，加热时间2
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10min。2.根据权利要求1所述的用于牙槽骨增量的可塑型3D打印HA
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PCL复合支架制备方法，其特征在于，所述步骤一中，聚己内酯和纳米羟基磷灰石按照质量比9:1或8:2或7:3进行混合。3.根据权利要求2所述的用于牙槽骨增量的可塑型3D打印HA
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PCL复合支架制备方法，其特征在于，所述步骤二中，所述多孔长方体支架的尺寸为：1...

【专利技术属性】
技术研发人员：金泉，胡悦，夏德庚，马宁，张莉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：