[发明专利]用于骨递送的网状植入物的3D打印

说明书

提供制造网状植入物的计算机实施方法，所述网状植入物具有包封其中的骨材料的隔室。这些方法包括产生具有所述隔室的网状植入物的3D数字模型，所述3D数字模型包括一定虚拟体积的隔室和一定虚拟深度、厚度和体积的网状植入物；产生配置成用于封闭所述网状植入物的隔室的覆盖物的3D数字模型，所述3D数字模型包括一定虚拟体积的用于封闭所述网状植入物的隔室的覆盖物；并且指示耦接到计算机的3D打印机基于所述3D数字模型产生所述网状植入物。还提供一种用于制造网状植入物的计算机系统和包括所述网状植入物的递送系统。

背景技术

三维(3D)打印是用于由数字模型制造三维实体的增材打印工艺。3D打印技术被视为增材工艺，因为其涉及应用材料的连续层来制造打印体。

3D打印技术在各种行业中被用于制造和规划。例如，汽车、航空航天和消费品行业使用3D打印来生成零件和产品的原型。3D打印也被用于建筑行业以供打印结构模型。3D打印在私人和政府防御中的应用也在快速增长。

3D打印已对医学领域具有重大影响。3D打印的医学应用已用于制造牙科植入物和假体。3D打印还已用于药物递送装置的制造中。可以生成实现可定制的药物释放特征的多种药物递送装置。

传统的3D打印允许通过一次一层地将材料沉积在平坦的制造平台上来生成物体。在沉积第一层后，即在第一层的顶部上沉积第二层。根据需要，重复所述过程以生成多层实体。但是，3D打印不能进行连续挤出来生成物体。

骨缺损可能由许多不同的因素引起，包括(但不限于)创伤、病理性疾病或手术介入。由于骨骼既能为生物体提供稳定性，又能提供保护，因此这些缺损可能引起问题。为了解决这些缺损，已经开发出含有天然和合成材料的组合物。取决于这些组合物所包含的材料，这些组合物可以用于修复组织并赋予骨缺损所需的生物和/或机械特性。

已知的骨修复材料和骨空隙填充物是自体松质骨。这种类型的骨骼具有骨诱导性和非免疫原性的优点。不幸的是，这种类型的骨骼不可用于所有情况。此外，供体部位的发病率和创伤增加了自体松质骨的局限性。自体骨的一种替代物为同种异体移植骨。不利的是，同种异体移植骨的成骨能力要比自体移植骨低，具有高再吸收率，在骨缺损部位引起较少血管再形成，通常会引发较大免疫原性响应并且可能会导致某些疾病发生转移。

为了避免与使用自体和同种异体移植骨有关的问题，可以使用合成材料。然而，已知的合成材料有以下缺陷中的一个或多个，包括不可接受的可加工性、处理和设定参数；密度不足；不合需要的吸收率；以及无法赋予适当的稳定性。

通常，通过用骨移植物填充骨修复部位来实现骨组织再生。随着时间的推移，骨移植物被宿主并入，并且新骨重塑骨移植物。为了给予骨移植物，通常使用整体骨移植物或在载体中形成包含颗粒状骨的骨植入物。载体因此被选择为生物相容的、可再吸收的并且具有使骨移植物可接近的释放特征。通常，所形成的植入物无论是整体的还是颗粒状的并且处于载体中，在植入时基本上是固体，并因此不贴合植入部位。另外，植入物在植入时基本上为完整的，并因此几乎不提供定制能力，例如对于自体移植物的添加。

传统3D打印方法无法使经打印的网状植入物具有填充有骨材料的一个或多个隔室，并且随后在用骨材料填充一个或多个隔室之后，在所述网状植入物上打印覆盖物。因此，需要一种制造具有中空隔室的网状植入物的计算机实施方法，所述隔室可填充有用于递送到预期骨修复部位的骨材料。还需要一种计算机系统，其可用于实施制造具有可填充有骨材料的隔室的网状植入物所需的步骤。

发明内容