[发明专利]一种生物可降解形状记忆聚合物环抱接骨器及其4D打印制备方法和驱动方法

说明书

一种生物可降解形状记忆聚合物环抱接骨器及其4D打印制备方法和驱动方法，涉及一种环抱接骨器及制备方法和驱动方法。目的是解决环抱接骨器与人体生物相容性差，生物可降解性差，无法匹配每个病人的骨骼和骨骼处骨折情况的问题。接骨器为圆筒形，圆筒的侧壁轴向设置有S形接口，S形接口相对的圆筒的侧壁上设置有数个长方形通孔；制备方法：制备固体原料，固体原料切粒，获取骨折病人的骨折处的骨骼的三维模型，利用3D打印机进行打印。本发明接骨器具有形状记忆功能，适合于不同病人个体，降解后的残余低，制备出的聚合物环抱接骨器能够可控变形，是一种4D打印器件。本发明适用于制备环抱接骨器。

技术领域

本发明涉及一种环抱接骨器及其4D打印制备方法和驱动方法。

背景技术

环抱接骨器广泛应用于骨折手术当中，是一种很好的固定碎骨并协助人体自愈合的医疗器械。传统的环抱接骨器由形状记忆合金制成，但形状记忆合金作为金属材料，存在与人体生物相容性差，生物可降解性差，术后需要二次取出等问题。并且传统的形状记忆合金制品，生产上需要使用模具，制作方法比较复杂；而且无法匹配每个病人的骨骼和骨骼处骨折情况。

发明内容

本发明为了解决现有形状记忆合金材质的环抱接骨器与人体生物相容性差，生物可降解性差，术后需要二次取出，现有环抱接骨器无法匹配每个病人的骨骼和骨骼处骨折情况的问题，提出一种生物可降解形状记忆聚合物环抱接骨器及其4D打印制备方法和驱动方法。

本发明生物可降解形状记忆聚合物环抱接骨器为圆筒形，圆筒的侧壁轴向设置有S形接口，S形接口相对的圆筒的侧壁上设置有数个长方形通孔；

上述生物可降解形状记忆聚合物环抱接骨器的4D打印制备方法按以下步骤进行：

一、按重量份数称取80～85份的形状记忆聚合物、14～19份的纳米铁和1～5份的颗粒增强材料做为原料，将原料溶解于溶剂中，超声分散处理，待将原料中溶剂挥发完全后，得到固体原料；

所述的超声分散处理时，超声功率为2～4kw，超声时间为3～5h；所述原料与溶剂的质量比为1:(9～11)；

所述溶剂为二氯甲烷；

所述的形状记忆聚合物为形状记忆聚乳酸、形状记忆聚己内酯、形状记忆聚氨酯或形状记忆聚碳酸酯；

所述的纳米铁为纳米四氧化三铁或纳米γ-三氧化二铁；

所述的颗粒增强材料为碳酸钙颗粒，粒径为35～45nm；颗粒增强材料用于增强环抱接骨器的硬度，使环抱接骨器更为耐用；

二、将固体原料切粒得到固体原料颗粒，然后通过双螺杆挤出机将固体原料颗粒制备成直径为1.75mm的4D打印线；所述的固体原料颗粒的粒径为2～4mm；

三、获取骨折病人的骨折处的骨骼的三维模型，将骨骼的三维模型输入到3D打印机的打印系统中，生成运动轨迹代码，然后利用3D打印机进行生物可降解形状记忆聚合物环抱接骨器的打印；

所述获取骨折病人的骨折处的骨骼的三维模型的方法为：采用CT扫描骨折处的骨骼，获得扫面图像数据，将扫面图像数据导入Mimics软件，建立骨折病人的骨折处的骨骼的三维模型；

上述生物可降解形状记忆聚合物环抱接骨器的驱动方法按以下步骤进行：

将生物可降解形状记忆聚合物环抱接骨器加热软化至S形接口张开，然后降温至生物可降解形状记忆聚合物环抱接骨器形状固定；向生物可降解形状记忆聚合物环抱接骨器注入生理盐水或施加低频射频交变磁场至生物可降解形状记忆聚合物环抱接骨器的S形接口闭合及生物可降解形状记忆聚合物环抱接骨器形状回复；即完成；

所述低频射频交变磁场的频率为25～35kHz。

本发明原理及有益效果为：