[发明专利]一种3D打印用ZrO2增韧生物活性陶瓷粉体材料及其制备和应用

说明书

本发明属于生物医用材料制备领域，具体公开了一种3D打印用ZrO₂增韧生物活性陶瓷粉体材料及其制备和应用。所述制备方法包括以下步骤：向由去离子水和保湿剂混合的溶剂中加入分散剂，搅匀，将pH值调为9～11；然后将混合溶液加入生物活性粉体和ZrO₂粉体的混合粉体中，球磨制得浆料；将浆料预冻后冷冻干燥，将干燥后的粉体和水溶性粘结剂分别过筛；将过筛后的粉体和水溶性粘结剂球磨，得到粒度分布很窄的粉体即为所述3D打印用ZrO₂增韧生物活性陶瓷粉体材料。本发明制备的粉体粒度为微纳米级，且分布很窄，通过ZrO₂的颗粒弥散增强增韧和相增韧的作用，制备的产品生物相容性好、强度高、韧性好。

技术领域

本发明属于生物医用材料制备领域，具体涉及一种3D打印用ZrO₂增韧生物活性陶瓷粉体材料及其制备和应用。

背景技术

3D打印技术数字化、个性化、快速化的特点，使其用于各个行业领域。随着近代超声波、射线扫描等影像学诊断技术的发展，对于骨缺损、牙齿畸形、颌面损伤等病患，我们可以很容易的得到病变相关部位的二维扫描图像，并将其转化、重建为三维图像，使3D打印技术体外精确复制生物体模型，使数字化技术辅助个性化精确修复成为可能，为个性化医疗的发展提供技术支持。现有的3D打印医用材料有金属、高分子和陶瓷材料。

生物活性陶瓷具有良好的生物活性和生物相容性，植入体内安全、无毒，在体内可与长入的生物组织表面形成牢固的化学结合，并且可以诱导新骨的形成，对于骨修复和再生的治疗具有良好的效果。相对于生物医用高分子材料的低强度、生物医用金属材料的毒性离子释放和生物惰性陶瓷的非骨诱导性，生物活性陶瓷在骨科的缺损和修复方面是理想的材料。但由于陶瓷材料本身共有的脆性，植入体内的陶瓷修复体会发生无征兆的破坏，限制了其在医学领域的应用。

在临床医学中，生物活性陶瓷多用在口腔种植、耳小骨替换、颌面骨缺损修复等非承重大载荷部位，或与金属、高分子材料复合用于人工骨、人工关节、人工血管等。专利CN103520771A以生物活性玻璃为硬质生物材料，以仿细胞膜材料的磷酰胆碱类聚合物和甲壳素为生物活性支架材料，通过仿生学配比、 3DMAX制作和3D打印技术，利用人工骨微循环结构及血液灌注条件，建立了微血管床和生物活性支架复合成的人工骨。专利CN103191465A将去污后的铝人工骨分别浸泡在钙盐和硝酸的醇溶液中，进过后期的烘干和焙烧，制备了表面包覆有以磷酸钙为主的生物陶瓷，但内部是铸造成型的铝骨骼的复合人工骨。为了扩大3D打印生物活性陶瓷材料在医学中的应用，必须提高生物活性陶瓷的韧性。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种3D 打印用ZrO₂增韧生物活性陶瓷粉体材料。本发明可得到粒度小且分布均一、韧性和强度高度的用于三维打印的生物陶瓷粉末材料。

本发明的另一目的在于提供上述3D打印用ZrO₂增韧生物活性陶瓷粉体材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述3D打印用ZrO₂增韧生物活性陶瓷粉体材料的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种3D打印用ZrO₂增韧生物活性陶瓷粉体材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)向由水和保湿剂混合而成的溶剂中加入一定量的分散剂，搅拌均匀，将混合溶液pH值调节为9～11；然后将混合溶液加入生物活性粉体和ZrO₂粉体组成的混合粉体中，球磨制得浆料；

(2)将步骤(1)中得到的浆料预冻后冷冻干燥，将干燥后的粉体和水溶性粘结剂分别过筛；