[发明专利]一种3D打印用生物陶瓷料浆及其制备方法、一种生物陶瓷人工骨及其制备方法

说明书

本发明提供了一种3D打印用生物陶瓷料浆及其制备方法、一种生物陶瓷人工骨及其制备方法，属于生物陶瓷技术领域。本发明提供的3D打印用生物陶瓷料浆，其组分包括主料和分散剂，所述主料包括如下质量百分含量的组分：陶瓷粉体20～90％，光敏树脂10～80％；所述分散剂与主料的质量比为0.1～3:100。本发明的3D打印用生物陶瓷料浆以陶瓷粉体和光敏树脂为主料，在3D打印制备生物陶瓷时，可形成三级孔道结构，具体为宏观孔、微米孔和亚微米孔，且上述配比和组分所得料浆进行3D打印时，可精确打印结构复杂的产品，所得生物陶瓷不易开裂，成品率高，且具有优异的力学性能。

技术领域

本发明涉及生物陶瓷技术领域，尤其涉及一种3D打印用生物陶瓷料浆及其制备方法、一种生物陶瓷人工骨及其制备方法。

背景技术

生物陶瓷人工骨具有较好的生物相容性、生物降解性、骨传导性和骨诱导性，作为骨再生修复材料在临床上广泛应用于创伤和疾病造成的骨组织缺损的修复治疗以及骨形态重塑等医学整形美容。常用的生物陶瓷人工骨的制备工艺有有机泡沫浸渍工艺、发泡工艺和凝胶注模工艺，但上述工艺制备的多孔生物陶瓷人工骨，存在如下缺点：孔道结构可控性差、力学性能较差、复杂形状成型难、与骨缺损部位解剖学形态匹配性差等。因此，难以用于大面积骨缺损、负重区域骨缺损和复杂形状骨缺损等再生修复。

3D打印(增材制造)是“第三次工业革命”最具代表性的颠覆性技术，可以制备复杂形状和宏微结构可控的材料部件，已经引起世界范围内的广泛关注。3D打印是一种材料制备加工领域的前沿技术，其原理是层层堆叠获得最终三维制品，具有快速高效、智能化、绿色化、数字化和定制化等优势，能够通过自由设计，可控制备，实现所想即所得。通过3D打印技术开发新型生物陶瓷人工骨，有望使其具有多级可控孔道结构、优异的力学性能、一次获取复杂形状、与骨缺损部位形态高度匹配等特性，对大面积、复杂形状和负重部位骨缺损临床治疗提供新的方案。但是目前3D打印用生物陶瓷料浆用于3D打印得到的生物陶瓷未能获得多级孔道结构，不利于骨生长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印用生物陶瓷料浆及其制备方法、一种生物陶瓷人工骨及其制备方法，本发明提供的3D打印用生物陶瓷料浆可精确打印复杂结构的人工骨，与骨缺损部位解剖学形态匹配，且由其所制备的生物陶瓷人工骨具有三级可控孔道结构，宏观和微观孔道三维贯通，有利于骨生长。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种3D打印用生物陶瓷料浆，制备原料包括主料和分散剂，所述主料包括如下质量百分含量的组分：陶瓷粉体20～90％，光敏树脂10～80％；所述分散剂与主料的质量比为0.1～3:100。

优选的，所述陶瓷粉体为生物活性陶瓷粉体和生物惰性陶瓷粉体中的至少一种；所述生物活性陶瓷粉体包括磷酸三钙、磷酸四钙、羟基磷灰石、硅酸钙、生物玻璃、硅酸镁锂、镁黄长石、钙镁黄长石和透辉石中的至少一种；所述生物惰性陶瓷粉体包括氧化铝、氧化锆和氮化硅中的至少一种。

优选的，所述陶瓷粉体的粒径<100μm，其中D₅₀为0.5～7μm，D₉₀为4～15μm。

优选的，所述光敏树脂包括环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和聚醚丙烯酸酯中的至少一种。

优选的，所述分散剂包括三聚磷酸钠、羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸铵和dolapixCE64中的至少一种。

本发明还提供了上述技术方案所述3D打印用生物陶瓷料浆的制备方法，包括如下步骤：

将陶瓷粉体、光敏树脂和分散剂混合后，依次进行一级均质化、细化和二级均质化，所述二级均质化处理的同时进行抽真空处理或二级均质化处理后进行抽真空处理，得到3D打印用生物陶瓷料浆。