[发明专利]一种个性化定制型多孔钽植入物及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于骨替代植入物的生物制造领域，具体涉及一种个性化定制型多孔钽植入物及其制备方法。

背景技术：

目前医学上采用的骨替代植入物普遍是钛合金，但是与钛合金相比，钽具有更加优良的性能。一方面，钽的生物相容性比钛合金更好，钽表面可以生成一层氧化物薄膜，在常温下不与酸碱反应，因此植入人体后不会被腐蚀掉；另一方面，钽的弹性模量与人体骨的弹性模量接近，植入人体后可以有效的避免应力遮挡效应，促进新骨的生成。目前制备多孔钽的方法主要有两种，一种是将有机泡沫高温碳化，再利用气相沉积的方法在碳支架上面沉积钽，这种方法成本较高，支架强度不足，孔洞为非球形的多边形孔洞；另一种是用液体材料作为分散剂和造孔剂，然后干燥烧结成多孔钽，这种方法不容易得到适宜细胞生长的球形孔洞，孔洞的一致性差。两种方法制备的多孔钽的孔洞容易被堵塞，造成新骨和支架不能良好的融合。

发明内容：

本发明目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种个性化定制型多孔钽植入物及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

一种个性化定制型多孔钽植入物的制备方法，包括如下的步骤：

1)在三维建模软件中重建骨组织三维模型，然后将骨组织三维模型导入到反求软件中，设计出个性化骨植入物三维模型；

2)对个性化骨植入物三维模型进行抽壳处理，得到抽壳后模型外壳，然后在抽壳后模型外壳内部添加纵横交错的网架，得到内部含有网架的个性化骨植入物三维壳体模型，其中，三维壳体模型的厚度h为0.5～2.5mm，网架直径d为0.5～2.5mm，相邻网架之间的间距为1～10mm；

3)利用3D打印机制备步骤2)中的内部含有网架的个性化骨植入物三维壳体模型，得到3D打印物理模型；

4)将可烧失小球、钽粉和分散剂混合均匀，配置成混合浆料；

5)将步骤4)中得到的混合浆料注入到步骤3)制备的3D打印物理模型中，对注入模型的混合浆料加压3～5Mpa，然后在真空中干燥处理，得到素坯；

6)将步骤5)中得到的素坯置入真空炉中，在1000～1200摄氏度的温度下，进行脱脂处理，得到脱脂后的低强度多孔钽体；

7)将步骤6)中得到的脱脂后的低强度多孔钽体放置到1800～2500摄氏度的高温真空炉中烧结强化，得到个性化定制型多孔钽植入物，其中，该个性化定制型多孔钽植入物包括多孔钽支架钽体，纵横交错的网架烧失后形成多孔钽支架钽体上的多孔钽支架主管道结构，混合浆料中的可烧失小球和分散剂烧失后，形成若干连通的多孔钽支架孔洞结构。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，利用骨组织的CT或MRI多平面重建图像在三维建模软件中重建骨组织三维模型。

本发明进一步的改进在于，步骤4)中，可烧失小球的材料为可发性聚苯乙烯树脂，可发性甲基丙烯酸甲脂与苯乙烯共聚树脂，可发性聚甲基丙烯酸甲脂树脂，或石蜡中的一种；可烧失小球的直径为0.3～1.5mm，钽粉粒度为3～50μm，分散剂为质量分数30％～50％三乙二醇水溶液、质量分数3％～9％聚乙烯醇水溶液或糠醛树脂中的一种。

本发明进一步的改进在于，步骤4)中，可烧失小球与钽粉的体积比为2～4.5:1，可烧失小球和钽粉总体积与分散剂的体积比为4～8:1。

本发明进一步的改进在于，步骤6)中，真空炉中通有保护气，将素坯以4～10℃/min的速率升温到1000～1200℃，保温1～2小时后冷却至室温。

本发明进一步的改进在于，步骤6)中，保护气为还原性气体或惰性气体；其中，还原性气体为氢气或一氧化碳，惰性气体为氩气。

本发明进一步的改进在于，步骤7)中，真空炉中通有保护气，将脱脂后的低强度多孔钽体升温至1200～1400℃，保温1～2小时，再升温至1800～2500℃，保温0.5～1小时，再冷却至1300～1400℃，保温1～2小时，最后随炉冷却至室温，得到脱脂后的低强度多孔钽体。

一种个性化定制型多孔钽植入物的制备方法，保护气为还原性气体或惰性气体；其中，还原性气体为氢气或一氧化碳，惰性气体为氩气。

本发明进一步的改进在于：包括多孔钽支架钽体，多孔钽支架钽体上的若干纵横交错的多孔钽支架主管道结构，以及多孔钽支架钽体中的若干连通的多孔钽支架孔洞结构。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：