[发明专利]3D打印金属基体表面改性的方法、3D打印金属基生物陶瓷支架及其制备方法

说明书

本发明提供了一种3D打印金属基体表面改性的方法，包括：将3D打印金属基体置于浸泡液中进行浸泡，得到改性后的3D打印金属基体；所述浸泡液为高倍模拟体液。与现有技术相比，本发明采用高倍模拟体液对3D打印金属基体进行浸泡处理，可在3D打印金属基体表面尤其是在基体内部的孔壁表面，快速形成稳定的纳米羟基磷灰石矿化层，可明显提高改性后的3D打印金属基体的生物活性，并且，在填充填充材料后，改性后的3D打印金属基体内表面的羟基磷灰石矿化层可与填充材料直接形成化学结合，可提高基体与填充材料的界面结合强度。

技术领域

本发明属于3D打印技术及生物医学材料技术领域，尤其涉及一种3D打印金属基体表面改性的方法、3D打印金属基生物陶瓷支架及其制备方法。

背景技术

采用人工植入体修复或替换缺损的人体硬组织一直都是医疗领域的研究重点和难点，其中在大段骨缺损的修复或替换领域，由于金属基支架具备生物相容性良好、机械性能优秀、物化稳定性高等优点，近几年来成为了研制人工植入体的热点之一。但是传统的金属材料制备工艺流程复杂、无法一次成型、结构控制差，难以满足医用金属基支架在多孔结构、复杂曲面、精确控制和个性化定制等方面的需求，因此研究新型的精密成型加工技术，实现金属基支架的个性化定制，成为制备新型复合生物医用植入体的重要发展方向之一。

3D打印技术可直接将具有多孔连通、多曲面、非对称的三维模型，通过激光熔融逐层堆积金属粉末，实现金属基支架的高精度一体化成型，具备制作周期短、相对成本低、自动化程度高、生产灵活、精度高等优点，尤其适合骨科医疗领域的金属基植入体产品的研发与制造。但是该技术只能够制备单一成分的金属基支架，而金属基体生物活性差，难以为细胞的粘附、生长和增殖提供一个良好的界面生理环境，这直接限制此类支架的临床应用。

目前普遍的做法是对金属基支架进行表面处理或填充生物活性材料，以改善其内外表面的生物学性能。对3D打印金属基体的后处理一般都是采用直接表面喷涂或者浆料浇注的方式，将具有生物活性的有机或无机生物材料涂覆到基体表面或者填充到孔洞中，形成金属基复合生物材料支架。这类方法操作简单快捷，但是只能够使基体的外表面得到改善，而无法控制基体孔洞内表面的改性。此外，由于填充材料与金属基体在界面的结合强度不足，往往导致填充材料松动脱落，影响支架的使用性能。因此必须研究对3D打印金属基体的内表面进行有效改性的方法，以提高填充材料与金属基体的结合强度以及改善支架整体生物学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种3D打印金属基体表面改性的方法、3D打印金属基生物陶瓷支架及其制备方法，经过该方法改性后提高了3D打印金属基体与填充材料的结合强度。

本发明提供了一种3D打印金属基体表面改性的方法，包括：

将3D打印金属基体置于浸泡液中进行浸泡，得到改性后的3D打印金属基体；所述浸泡液为高倍模拟体液。

优选的，所述高倍模拟体液为1～5倍模拟体液。

优选的，所述模拟体液包括：氯化钠7.996g/L、碳酸氢钠0.350g/L、氯化钾0.224g/L、磷酸氢二钾0.228g/L、氯化镁0.305g/L、盐酸溶液1.000M、氯化钙0.278g/L、硫酸钠0.074g/L、三羧甲基氨基甲烷6.057g/L与去离子水 1000ml。

优选的，所述浸泡的温度为30℃～40℃；所述浸泡的时间为1～90天。

优选的，所述浸泡具体为：

每隔0.5～1天，用新的浸泡液替换部分浸泡液。

优选的，所述3D打印金属基体的孔隙率为30％～80％；所述3D打印金属基体的孔径为300～6000μm。

本发明还提供了一种3D打印金属基生物陶瓷支架的制备方法，包括：