本发明专利技术提供了蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体，由带聚多巴胺涂层的3D打印支架和蒙脱土强化的杂化纤维组成，带聚多巴胺涂层的3D打印支架具有相互贯通的微米级大孔，蒙脱土强化的杂化纤维结合在带聚多巴胺涂层的3D打印支架上并分布于带聚多巴胺涂层的3D打印支架的微米级大孔中，在微米级大孔中形成微米级小孔；蒙脱土强化的杂化纤维由具有儿茶酚官能团的高分子材料、胶原和微米级蒙脱土经多重化学反应形成；带聚多巴胺涂层的3D打印支架表面的聚多巴胺涂层与蒙脱土强化的杂化纤维之间通过多重化学键和分子间作用力结合在一起。本发明专利技术还提供了上述植入体的制备方法及其在骨修复领域中的应用。骨修复领域中的应用。
【技术实现步骤摘要】
蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于生物材料领域，涉及一种蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]随着临床上对生物医用材料需求的增加，研究和开发新型生物材料以更好地满足临床需求已成为骨再生修复领域的重要课题。仿生天然骨基质的组成与结构，制备无机相与有机相高度整合的支架是骨组织工程中的一种有前途的开发新型生物材料的方式。在制备这类支架时，通常以有机多糖、胶原纤维等充当强粘合剂和生物活化剂，以无机材料作为刚性增强及骨诱导组分。目前，在开发无机
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有机杂化支架方面，虽然已经取得了一些实质性的进展，但是，现有的支架仍然存在着无机界面与有机界面整合不佳的问题，这会直接影响支架的结构稳定性和生物特性。
[0003]最近，研究者发现多酚官能团可通过多种反应整合包括金属、陶瓷、聚合物、组织等在内的多种材料界面，可促进内源性干细胞的募集和迁移。利用多酚整合有机和无机界面将是有利于界面整合和生物功能化的有效策略之一。因此，若能在此基础之上，进一步提高无机相与有机相之间的相容性和整合度，改善支架材料的生物活性，开发出高度仿生骨基质成分与结构的支架材料，则可更好地满足临床实践中对高性能骨组织修复材料的需求，对于骨再生修复领域将产生积极的意义。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体及其制备方法与应用，以解决现有用于骨组织工程的支架存在的无机相与有机相的界面结合不佳的问题，提高无机相与有机相的整合度并改善骨组织工程支架的骨修复能力。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体，由带聚多巴胺涂层的3D打印支架和蒙脱土强化的杂化纤维组成，带聚多巴胺涂层的3D打印支架具有相互贯通的微米级大孔，蒙脱土强化的杂化纤维结合在带聚多巴胺涂层的3D打印支架上并分布于带聚多巴胺涂层的3D打印支架的微米级大孔中，在微米级大孔中形成微米级小孔；
[0007]带聚多巴胺涂层的3D打印支架由3D打印支架及3D打印支架表面的聚多巴胺涂层组成，3D打印支架由包括3D打印高分子材料和微米级羟基磷灰石在内的组分组成；
[0008]蒙脱土强化的杂化纤维是由具有儿茶酚官能团的高分子材料氧化自交联，具有儿茶酚官能团的高分子材料与胶原通过迈克尔加成反应，微米级蒙脱土与具有儿茶酚官能团的高分子材料的酚羟基螯合以及微米级蒙脱土与胶原和具有儿茶酚官能团的高分子材料之间的氢键或/和静电作用形成的高分子网络；部分具有儿茶酚官能团的高分子材料与胶
原的迈克尔加成反应产物以及氧化自交联的具有儿茶酚官能团的高分子材料插层进入了蒙脱土片层之间；
[0009]带聚多巴胺涂层的3D打印支架表面的聚多巴胺涂层与蒙脱土强化的杂化纤维中的胶原、具有儿茶酚官能团的高分子材料之间，分别通过迈克尔加成反应、氧化交联反应而键合在一起，带聚多巴胺涂层的3D打印支架表面的聚多巴胺涂层与蒙脱土强化的杂化纤维中的微米级蒙脱土之间通过螯合、氢键或/和静电作用而键合在一起。
[0010]上述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体的技术方案中，具有儿茶酚官能团的高分子材料与胶原之间的迈克尔加成反应，主要是具有儿茶酚官能团的高分子材料的酚羟基与胶原上的氨基、巯基等基团之间发生的加成反应；微米级蒙脱土与具有儿茶酚官能团的高分子材料的酚羟基螯合反应，主要是指微米级蒙脱土中的铝离子、镁离子等与具有儿茶酚官能团的高分子材料的酚羟基之间发生的螯合反应。类似地，带聚多巴胺涂层的3D打印支架表面的聚多巴胺涂层与蒙脱土强化的杂化纤维中的胶原之间的迈克尔加成反应，是指聚多巴胺涂层的酚羟基与胶原上的氨基、巯基等基团发生的加成反应，与具有儿茶酚官能团的高分子材料之间的氧化交联反应是指聚多巴胺涂层的酚羟基与具有儿茶酚官能团中的酚羟基之间发生的氧化交联反应，聚多巴胺涂层与蒙脱土强化的杂化纤维中的微米级蒙脱土之间的螯合反应，主要是指微米级蒙脱土中的铝离子、镁离子等与聚多巴胺涂层中的酚羟基之间的螯合反应。
[0011]上述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体的技术方案中，带聚多巴胺涂层的3D打印支架中，3D打印支架表面的微米级羟基磷灰石的钙离子与聚多巴胺涂层的酚羟基之间也可以发生螯合作用。
[0012]上述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体的技术方案中，该植入体中蒙脱土强化的杂化纤维的含量优选为20wt.％～30wt.％，进一步优选为23wt.％～27wt.％
[0013]上述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体的技术方案中，所述蒙脱土强化的杂化纤维是由具有儿茶酚官能团的高分子材料、胶原与微米级蒙脱土按照(0.5～1):(0.5～1):(0.01～0.03)的质量比反应形成的。
[0014]上述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体的技术方案中，所述带聚多巴胺涂层的3D打印支架是将3D打印支架在pH值为8.5～8.8、多巴胺浓度为20～50mol/L的多巴胺Tris
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HCl缓冲溶液中浸泡15～30h形成的。所述多巴胺Tris
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HCl缓冲溶液是将多巴胺溶解于Tris
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HCl缓冲溶液中得到的，Tris
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HCl缓冲溶液的浓度为10～15mmol/L，pH值为8.5～8.8。
[0015]上述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体的技术方案中，所述3D打印支架中微米级羟基磷灰石的含量为50wt.％～90wt.％。为了在制备3D打印支架时有利于3D打印成型，在制备3D打印浆料时还可以添加分散剂、增塑剂等助剂。
[0016]上述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体的技术方案中，所述微米级羟基磷灰石为粒径不超过50μm的球形颗粒，微米级蒙脱土的尺寸不超过50μm，蒙脱土是片状结构的。
[0017]上述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体的技术方案中，所述3D打印高分子为生物相容性的可3D打印的高分子材料，包括聚乳酸羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚乙烯醇、、聚二甲基硅氧烷等中的至少一种。
[0018]上述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体的技术方案中，所述具有儿茶酚官能团的高分子材料，是将多巴胺接枝在生物相容性的高分子材料上形成的，所述生物相容性高分子材料包括透明质酸、丝素蛋白、明胶等，多巴胺在生物相容性材料上的接枝率为5％～40％，优选为5％～20％。作为多巴胺接枝改性基础的生物相容性高分子材料的分子量通常可为100～2000kDa。可行的具有儿茶酚官能团的高分子材料包括多巴胺改性的透明质酸、多巴胺改性的丝素蛋白以及多巴胺改性的明胶等中的至少一种。
[0019]上述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体的技术方案中，所述胶原为I型胶原。
[0020]上述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体的技术方案中，所述微米级大孔的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体，其特征在于，该植入体由带聚多巴胺涂层的3D打印支架和蒙脱土强化的杂化纤维组成，带聚多巴胺涂层的3D打印支架具有相互贯通的微米级大孔，蒙脱土强化的杂化纤维结合在带聚多巴胺涂层的3D打印支架上并分布于带聚多巴胺涂层的3D打印支架的微米级大孔中，在微米级大孔中形成微米级小孔；带聚多巴胺涂层的3D打印支架由3D打印支架及3D打印支架表面的聚多巴胺涂层组成，3D打印支架由包括3D打印高分子材料和微米级羟基磷灰石在内的组分组成；蒙脱土强化的杂化纤维是由具有儿茶酚官能团的高分子材料氧化自交联，具有儿茶酚官能团的高分子材料与胶原通过迈克尔加成反应，微米级蒙脱土与具有儿茶酚官能团的高分子材料的酚羟基螯合以及微米级蒙脱土与胶原和具有儿茶酚官能团的高分子材料之间的氢键或/和静电作用形成的高分子网络；部分具有儿茶酚官能团的高分子材料与胶原的迈克尔加成反应产物以及氧化自交联的具有儿茶酚官能团的高分子材料插层进入了蒙脱土片层之间；带聚多巴胺涂层的3D打印支架表面的聚多巴胺涂层与蒙脱土强化的杂化纤维中的胶原、具有儿茶酚官能团的高分子材料之间，分别通过迈克尔加成反应、氧化交联反应而键合在一起，带聚多巴胺涂层的3D打印支架表面的聚多巴胺涂层与蒙脱土强化的杂化纤维中的微米级蒙脱土之间通过螯合、氢键或/和静电作用而键合在一起。2.根据权利要求1所述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体，其特征在于，该植入体中蒙脱土强化的杂化纤维的含量为20wt.％～30wt.％。3.根据权利要求1所述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体，其特征在于，所述蒙脱土强化的杂化纤维是由具有儿茶酚官能团的高分子材料、胶原与微米级蒙脱土按照(0.5～1):(0.5～1):(0.01～0.03)的质量比反应形成的。4.根据权利要求1所述蒙脱土强化的杂化纤维键合3D打印植入体，其特征在于，所述带聚多巴胺涂层的3D打印支架是将3D打印支架在pH值为8.5～8.8、多巴胺浓度为20～50mol/L的多巴胺Tris
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HCl缓冲溶液中浸泡15～30h形成的。5.根据权利要求1所述蒙脱土强化的杂化纤维键合3...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙勇，刘泉滢，樊渝江，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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