[发明专利]一种3D冷打印制备羟基磷灰石-生物医用合金植入体的方法

说明书

一种3D冷打印制备羟基磷灰石‑生物医用合金植入体的方法，属于近净成形3D打印制备生物材料的领域。本发明将使用甲基纤维素打印体系，通过多入料口3D冷打印设备，一次性打印出具有羟基磷灰石和过渡层的生物医用合金植入体。该方法采用无毒打印体系，成形性好，结合强度高，制备的生物医用合金植入体表现出良好生物相容性和优良机械性性能，耐蚀性好、比强度高。可根据不同需求自主设计调整形状大小以及涂层厚度，适用性高，具有无模制造且近净成形的优点，可一次加工制备出复杂形状的制品，并且精度高，提高了材料利用率，降低了加工成本。

技术领域

本发明属于近净成形3D打印制备生物材料的领域，提供了一种3D冷打印制备羟基磷灰石-生物医用合金植入体的方法。

背景技术

3D冷打印技术是一种在室温或低温(100℃)条件下打印金属零件的新型3D打印技术。其将发展得较为成熟的低粘度、高固相含量浆料制备和原位成型技术和逐层增加的3D打印成型原理相结合，形成新型的3D冷打印成型设备并对相关技术进行研发。首先将原材料粉末调制成低粘度、高固相含量的浆料，用这种浆料当做打印机的“墨水”，在打印过程中，通过热引发、化学引发实现浆料的原位固化成型，实现金属坯体的逐层打印。具有不受原料限制、成形复杂构件、产品精度高、设备造价低等优点。

羟基磷灰石(HA)现在被广泛研究证明是一种优良的具有骨诱导性是一种新型的人工骨置换材料，具有吸附蛋白质、氨基酸、脂质和葡聚糖的作用，羟基磷灰石涂层可以强有力地与骨形成化学结合，具有相当高的生物相容性。但由于羟基磷灰石(HA)该类材料有自身强度低、脆性大的弱点，大大限制了其在临床医学中的应用，仅能应用于非承载的小型种植体，如人工齿骨、耳骨、充填骨缺损等。

为了解决上述问题，人们将它涂敷于钛合金等金属表面，对生物金属材料进行表面改性，做成生物医药的植入体，具有高强度、韧性好等特点，取代受损组织以补偿或恢复其原来的功能。使用具有羟基磷灰石涂层的金属复合材料作为植入体，使植入体兼具两者特点，既能具有一定强度韧性，可作为称重部位的骨植入体材料；还能提供良好的生物相容性和兼容的弹性模量，使植入体与人体自身组织结合良好。

使用3D冷打印的方法制备制备羟基磷灰石-生物医用合金植入体的，不仅可以得到涂层复合材料，还能净尽成形等材制造，根据需要直接制备出符合尺寸要求具有复杂形状的植入体，同时解决材料制备和成形的问题。

本发明是一种3D冷打印制备羟基磷灰石-生物医用合金植入体的方法，使用该方法可近净成形，一次制备出复杂形状具有羟基磷灰石涂层的生物医用植入体，既有良好的生物相容性又能具备金属的高强度和良好的支撑性，净尽成形大大降低了成本，并能自主设计调整形状适用性高。

发明内容

本发明的目的提供了一种3D冷打印制备羟基磷灰石-生物医用合金植入体的方法，该方法在制备出既有良好生物相容性又有优良机械性的羟基磷灰石金属材料上取得了令人满意的成果，并能近净成形，根据不同的需求量身打造出所需制品，提高了材料利用率，降低了加工成本。

为了获得上述的3D冷打印制备的羟基磷灰石-生物医用合金植入体，本发明采用了以下技术方案，具体步骤如下：

(1)配制预混液：按照体积分数百分比配制预混液，在溶剂中加入有机体和造孔剂，其中有机体1-10％、造孔剂0.03-5％、余量是溶剂，搅拌至溶解完全；

(2)制备浆料：按照体积分数百分比量取粉末和预混液进行配制，分别称量体积分数30-85vol.％的羟基磷灰石粉a、过渡层粉末b、金属合金粉末c，在a、b、c三种粉体中分别加入步骤(1)中的预混液，再加入抗氧化剂0.01-0.5％、分散剂0.01-1.5％和消泡剂0.01-0.8％搅拌均匀，得到浆料A、B、C，然后分别将浆料A、B、C放入行星球磨机中，进行混料，其中球料比为3:1-7:1，刚玉球的直径为1-5mm，球磨速度为100r/min-250r/min，球磨时间5-20min，将球磨后的A、B、C三种浆料取出备用；