[发明专利]一种生物医用有序多孔的铸态锌基材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种生物医用有序多孔的铸态锌基材料的制备方法，包括如下步骤：(1)利用选区激光熔融(SLM)技术，根据多孔铸态锌基材料结构方面的实际需求，制备具有相同孔结构的多孔钛预制体；(2)采用单轴压缩，将预先制备的NaF浆体渗入多孔钛的开孔结构中，对其进行烧结后得到多孔钛‑NaF复合预制体；(3)将复合预制体置于氟化氢(HF)酸雾环境中，待多孔钛完全腐蚀后得到NaF预制体；(4)利用渗流铸造的原理在NaF预制体中充满锌基金属熔液，在空气中冷却凝固；(5)利用去离子水溶解去除NaF预制体，即可得到有序多孔且力学性能优异的铸态锌基材料。

技术领域

本领域属于生物材料制备技术领域，特别涉及一种生物医用有序多孔的铸态锌基材料的制备方法。

背景技术

由创伤、感染、肿瘤、先天性畸形等疾病造成的大段骨缺损一直是临床修复手术中面临的一大难题。在治疗中，对于这种骨缺损一般采用自体骨或异体骨移植，但仍然存在着如供体材料不足，人体免疫排斥反应等诸多问题。自1987年Vacanti等人提出骨组织工程以来，其作为一门新兴学科取得了快速迅猛的发展。骨组织工程主要是通过将种子细胞复合生物调控因子种植于支架材料上，将其植入骨缺损部位后，在细胞进行增殖分化的同时支架材料随之降解，最终实现修复骨缺损的目标。其中，寻找一种综合性能优良的骨组织工程支架材料成为骨修复领域研究的关键。目前，作为人骨修复的传统植入材料包括金属材料，高分子聚合物，陶瓷材料等，其中高分子聚合物和陶瓷材料，或者强度不足，刚度较低，或者脆性太大，力学性能不足。

与传统的金属材料植入物相比，生物可降解金属，尤其是金属镁和金属锌，凭借其良好的力学性能、生物相容性及生物可降解性，在生物材料领域引起了广泛的关注和研究。然而，镁及其合金在体内降解速率过快，极大程度上限制了其在医疗器械领域中的应用。在这种背景下，锌作为人体必需元素之一，其与生物镁合金在体内的降解机制相似，在生物体内可以完全降解。此外，相比于镁合金而言，锌及其合金降解速率相对缓慢，能在体内存留足够长的时间，作为要求降解速率较低的骨组织工程支架材料时更加适合，因此在近年来逐渐成为研究热点之一。

目前，开孔多孔材料的制备方法主要包括粉末冶金、压力渗流铸造、等离子烧结、激光穿孔和3D打印等。不同的制备工艺，最终得到的多孔材料其孔结构也会有明显的差异。对于常用的粉末冶金法而言，得到的多孔材料，其孔结构之间的连通性较差，孔隙率一般为30％～70％，无法实现与人体松质骨相似的仿生结构(孔隙率高达80％以上)。相比之下，渗流铸造法简单灵活，获得的多孔材料其孔结构连通性较好，孔隙率≥75％，但与粉末冶金法类似，材料的孔结构难以根据实际需求实现定量控制。另外，利用3D打印技术制备得到的多孔材料，尤其是对于金属材料而言，打印出的产品在微观方面缺陷较多，力学性能方面远无法与铸态金属产品相提并论。

因此，需要一种针对多孔金属材料的新型制备方法，极大地改善目前多孔材料制备中存在的一些问题，要求这种方法不仅能够制备得到内部缺陷较少的多孔材料，使其拥有更为优异的力学性能，同时还可以定量地控制材料的孔形、孔分布及孔隙率等。

发明内容

技术问题：为了解决上述现有技术方法存在的不足，本发明提供一种生物医用有序多孔的铸态锌基材料的制备方法。所述方法制备所得的多孔铸态锌基材料可作为骨组织工程支架，其孔结构各项参数均可实现定量控制。另外，在孔隙率相同的前提上，通过此方法可制备得到内部缺陷较少，力学性能更为优异的多孔铸态锌基材料。

技术方案：本发明中所涉及到的生物医用有序多孔的铸态锌基材料，其制备方法包括：

步骤1：利用MIMICS设计有序多孔结构的铸态锌基材料模型，采用选区激光熔融SLM方法，打印与所需多孔材料孔结构完全相同的多孔钛预制体；

步骤2：将纯度99％、粒径为20～100μm的NaF颗粒，明胶及过饱和的NaF水溶液均匀混合，得到NaF浆体；