[发明专利]组织工程骨软骨复合支架及其一体化光固化成型方法

权利要求书

1.一种组织工程骨软骨复合支架的一体化光固化成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采用凝胶注模或光固化成型技术或其他方法制备多孔陶瓷骨支架1，多孔陶瓷骨支架(1)表面均匀分布孔径不小于200μm的孔隙；

步骤二，根据陶瓷骨支架尺寸，设计与之匹配的钙化软骨层支架以及软骨支架三维模型，并转化为.stl格式文件，经分层软件处理，将数据导入光固化快速成型机；

步骤三，采用光敏材料聚乙二醇双丙烯酸酯，配制含陶瓷粉末的水凝胶溶液，按照体积比将陶瓷粉末∶聚乙二醇双丙烯酸酯∶光引发剂I-1173∶去离子水＝90∶(30-50)∶(0.3-0.5)∶(50-70)的比例均匀混合，采用球磨机球磨2-3小时，置于真空注型机中除去气泡；

步骤四，采用光敏材料聚乙二醇双丙烯酸酯，配制水凝胶溶液，按照体积比将聚乙二醇双丙烯酸酯∶光引发剂I-1173∶去离子水＝(30-50)∶(0.3-0.5)∶(50-70)的比例均匀混合，采用磁力搅拌机搅拌匀速搅拌30-60min，置于真空注型机中除去气泡；

步骤五，将陶瓷骨支架(1)置于快速成型机中具有调节校准装置的托板上，置于步骤三所制备的含陶瓷粉末的水凝胶溶液中，调节陶瓷骨支架与钙化软骨层支架三维数据轮廓对准，调整液面零位，进行光斑扫描，直接成型三维结构；

步骤六，将托板升起，将含陶瓷粉末的水凝胶溶液替换为步骤四所制备的水凝胶溶液，将数据更换为水凝胶软骨支架三维数据，调节陶瓷骨支架与钙化软骨层支架三维数据轮廓对准，调整液面零位，进行光斑扫描，直接成型三维结构，制得多层复合支架，置于去离子水中反复溶胀、消毒处理。

2.根据权利要求1所述的一种组织工程骨软骨复合支架的一体化光固化成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采用凝胶注模或光固化成型技术或其他方法制备多孔陶瓷骨支架1，多孔陶瓷骨支架1表面均匀分布孔径不小于200μm的孔隙；

多孔陶瓷骨支架(1)根据支架植入部位的需求，利用三维反求技术，提取关节轮廓，经Geomagics及Pro/E软件处理，设计多孔陶瓷支架，其上表面轮廓源自关节曲面，并且具有均匀分布的至少200μm孔隙，孔隙占40-50％面积，制备原型或负型；类钙化软骨层支架厚度为300μm，水凝胶软骨支架厚度为1000μm，三维模型存为.stl格式文件，采用快速成型机制备陶瓷骨支架负型，采用凝胶注模技术，制备陶瓷素坯；或者采用快速成型技术，直接固化陶瓷浆料，成型陶瓷素坯。经干燥、脱树脂脱胶等工艺，高温烧结，制备陶瓷骨支架，或采用其他方法，如三维打印成型法，熔融沉积法等制备陶瓷骨支架。

步骤二，根据陶瓷骨支架尺寸，设计与之匹配的钙化软骨层支架以及软骨支架三维模型，并转化为.stl格式文件，经分层软件处理，将数据导入光固化快速成型机；

步骤三，采用光敏材料聚乙二醇双丙烯酸酯，配制含陶瓷粉末的水凝胶溶液，按照体积比将陶瓷粉末∶聚乙二醇双丙烯酸酯∶光引发剂I-1173∶去离子水＝90∶40∶0.5∶60的比例均匀混合，采用球磨机球磨3小时，置于真空注型机中除去气泡；

步骤四，采用光敏材料聚乙二醇双丙烯酸酯，配制水凝胶溶液，按照体积比将聚乙二醇双丙烯酸酯∶光引发剂I-1173∶去离子水＝40∶0.5∶60的比例均匀混合，采用磁力搅拌机搅拌匀速搅拌50min，置于真空注型机中除去气泡；

步骤五，将陶瓷骨支架置于快速成型机中具有调节校准装置的托板上，置于步骤三所制备的含陶瓷粉末的水凝胶溶液中，调节陶瓷骨支架与钙化软骨层支架三维数据轮廓对准，调整液面零位，进行光斑扫描，直接成型三维结构；

本步骤的具体实施方式为：采用二维定位机构，将陶瓷骨支架根据模型在计算机软件magics中的位置而精确定位于快速成型机托板之上，调整零位，置于步骤三所制备的含陶瓷粉末的水凝胶溶液中，，进行类钙化软骨层数据的扫描，扫描工艺参数为：固体激光器波长355nm，光斑直径0.20mm，模型分层厚度0.10mm，填充扫描速度2500.00mm/s，填充向量间距0.10mm，支撑扫描速度500mm/s，制备时跳过支撑扫描此步骤，跨跳速度12000.00mm/s，轮廓扫描速度3000mm/s，补偿直径0.1mm，工作台升降速度2.0mm/s，点支撑扫描时间1.66ms，绞结构扫描时间1.37ms。

步骤六，将托板升起，将含陶瓷粉末的水凝胶溶液替换为步骤四所制备的水凝胶溶液，将数据更换为水凝胶软骨支架三维数据，调节陶瓷骨支架与钙化软骨层支架三维数据轮廓对准，调整液面零位，进行光斑扫描，直接成型三维结构，制得多层复合支架，置于去离子水中反复溶胀、消毒处理。

本步骤的具体实施方式为：上升托板，将溶液替换为步骤四所制备的水凝胶溶液，将数据更换为水凝胶软骨支架三维数据，调节陶瓷骨支架与钙化软骨层支架三维数据轮廓对准，调整液面零位，进行水凝胶软骨支架的扫描固化，扫描工艺参数为：固体激光器波长355nm，光斑直径0.20mm，模型分层厚度0.10mm，填充扫描速度5500.00mm/s，填充向量间距0.10mm，支撑扫描速度1000mm/s，制备时跳过支撑扫描此步骤，跨跳速度12000.00mm/s，轮廓扫描速度6000mm/s，补偿直径0.1mm，工作台升降速度2.0mm/s，点支撑扫描时间0.50ms，绞结构扫描时间0.50ms；复合支架制备完成后，取出，置于去离子水中清洗，对其进行后续消毒等处理，进行体外植入。此时可不必调整二维定位机构位置，置换陶瓷支架即可重复制备复合支架。