[发明专利]一种3D打印构建的骨修复材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印构建的骨修复材料、制备方法及其应用，所述骨修复材料由包含内层部分和外围部分的内芯结构、外层结构及抗菌喷涂层组成。本发明的3D打印骨修复材料，通过优化结构，实现了把可降解、具有诱导骨生长能力的材料与力学性能优异的工程塑料相结合，保证了骨修复材料的强度，其最外层喷涂含有微量元素的自制羟基磷灰石和银的混合粉末，促进骨愈合的同时，还赋予材料一定的抗菌性；另外，本发明骨修复材料的成型以双喷头3D打印的方式实现，即省略了传统加工工艺的繁杂过程，又提高了精度，实现个人性成型，更符合临床需求。

技术领域

本发明属于生物医用工程材料领域，具体涉及一种3D打印构建的骨修复材料及制备方法。

背景技术

骨移植是骨科手术中最常用的手术方法之一。全世界每年进行超过200万例骨移植手术，这是继输血后第二个最常见的组织移植。在所有临床可用的骨移植物中，自体骨因为组合了骨再生，骨诱导和骨生成等方面的特性而被认为是金标准。但其存在供应有限和供体部位并发症等担忧。同种异体骨移植物具有骨传导性，与使用自体移植物相比，其来源形式更广但愈合性较差，并且存在传播疾病及其他感染因子的可能性。为此，有关人工骨的研究引起了很多的关注。3D打印因其高效、高度个性化等优点，已经成为生物医疗领域的焦点。

3D打印构建的骨修复材料，除了满足生物相容性高、生物降解性适中、可实现精确打印等优点外，还应具有优良的力学性能。中国专利CN 107469153A公开了一种可降解复合骨修复材料，通过添加聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯(PBSA)到聚乳酸及骨粉体系中，虽然其共混物的韧性提高了，但植入动物体内后，一旦复合材料降解的速率大于新骨长出的速率，所修复区域的骨材料易坍塌，进而造成骨缺损区域修复失败。中国专利CN109223248A公开了一种诱导骨组织再生的颅骨修复体及其制备方法，该颅骨修复体由内到外依次包括内诱导层、支撑层和外诱导层；该支撑层起到支撑作用，但该制备方法需要先通过选择性激光烧结3D打印技术打印支撑层，再借助于颅骨修复体的上下磨具，将所打印的支撑层结构包埋于生物活性材料中，其操作过程繁琐，且成型过程易存在尺寸误差，不利于实际临床需要。中国专利CN105031737A公开了一种3D打印的数字化人工骨及其制备万法，该人工骨由皮质骨、松质骨和骨髓腔构成，其中由左旋聚乳酸或聚醚醚酮打印成孔隙率为10％的皮质骨，而由左旋聚乳酸和羟基磷灰石混合打印成孔隙率为60％-80％的松质骨，但所述松质骨由左旋聚乳酸和羟基磷灰石按4:5的比例混合而成，众多周知，当无机粒子的含量过高，高分子材料界面受破坏，材料的稳定性很差，在打印的过程中易出现堵头甚至坍塌等现象，再加上聚醚醚酮皮质骨的打印温度很高，内部皮质骨高孔隙率结构易受外层高温的影响而无法成型。

因此，仍旧需要开发一种适用于3D打印构建的骨修复材料，其既能满足人工骨的临床需求，又能通过3D打印技术方便、快捷地打印出来，满足不同部位骨修复材料的个性化需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种可通过3D打印构建的可降解、具有骨诱导能力、一定力学强度和抗菌性的骨修复材料及制备方法。

为实现以上目的，本发明采用如下的技术方案：

一种3D打印构建的骨修复材料，其特征在于，所述骨修复材料由内芯结构、外层结构及抗菌喷涂层组成；

其中，所述内芯结构为可降解、具有骨诱导能力的材料层；

所述外层结构为网格状的聚醚醚酮材料层；

所述抗菌喷涂层为自制羟基磷灰石和银的混合粉末涂层。

在一个优选的实施方案中，所述内芯结构又包括内层部分和外围部分，所述内芯结构内层部分与内芯结构外围部分的体积比为4:1-1:1，所述内层部分的打印填充度为45％-55％，所述外围部分的打印填充度为100％。