[发明专利]一种结合三维打印模板和发泡法制备的陶瓷支架及其应用

说明书

本发明涉及生物材料技术领域，提供了一种结合三维打印模板和发泡法制备的陶瓷支架，其制备方法包括利用三维打印技术制备三维连通的多孔高分子模板；将生物陶瓷粉末加入到发泡剂溶液中，配制生物陶瓷浆料；将多孔高分子模板放在模具中，然后倒入生物陶瓷浆料，然后水浴加热使其固化成型，接着烘干；将样品脱模，然后脱脂、烧结，获得多孔生物陶瓷支架。本发明制备的多孔生物陶瓷支架具有凹面的大孔、孔隙率高、三维连通性好，解决了现有的生物陶瓷支架的凹面大孔的孔隙率偏低的问题。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，尤其涉及一种结合三维打印模板和发泡法制备的多孔生物陶瓷支架及其应用。

背景技术

临床上治疗骨缺损通常需要进行骨移植。多孔结构的磷酸盐、硅酸盐、碳酸钙等生物陶瓷支架的生物相容性和骨传导性好、可降解被吸收、来源广泛、成本较低，因此被广泛用做骨移植材料。多孔生物陶瓷支架的孔结构对骨修复效果起着至关重要的作用。较高的孔隙率可以提供较大的空间使新生代骨组织长入，有利于促进材料的降解，并加速缺损的修复和重建。多孔支架的大孔尺寸大于50μm才能保证骨组织长入。高度的三维连通性有利于氧气和营养物质传输，促进血管迅速长入，进而促进新生骨组织长入材料的中心部位，减少骨坏死的风险。

此外，研究表明，凹面孔的成骨效率明显高于凸面孔。通过三维打印法可以获得孔隙率和孔径可控，完全三维连通的多孔生物陶瓷支架。挤出类型的三维打印技术效率高，步骤简单，所以最常用于制备多孔生物陶瓷支架。三维打印的多孔陶瓷坯体经过脱脂、烧结后，最后获得多孔生物陶瓷支架。然而，三维打印技术制备的多孔生物陶瓷支架的大孔表面为凸面，不利于骨组织的生长。通过三维打印技术制备三维连通的多孔高分子模板，然后灌注陶瓷浆料，将高分子模板除去后，可以获得孔表面为凹面的多孔生物陶瓷支架。但是，这种方法制备的多孔生物陶瓷支架的凹面大孔的孔隙率通常较低，不利于新生骨组织的快速长入，难以达到较好的骨缺损修复效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种结合三维打印模板和发泡法制备的多孔生物陶瓷支架，本发明制备的多孔生物陶瓷支架具有凹面的大孔、孔隙率高、三维连通性好，解决了现有的生物陶瓷支架的凹面大孔的孔隙率偏低的问题。

本发明提供了一种结合三维打印模板和发泡法制备的陶瓷支架，其制备方法包括以下具体步骤：

S1.利用三维打印技术制备三维连通的多孔高分子模板，然后将多孔高分子模板放在模具中；

S2.以卵清蛋白作为发泡剂，将卵清蛋白溶解于去离子水中，配制发泡剂溶液，然后将生物陶瓷粉末加入到发泡剂溶液中，球磨混合，获得生物陶瓷浆料；

S3.将生物陶瓷浆料倒入到模具中，使浆料充满高分子模板的多孔结构，然后水浴加热使其固化成型，接着烘干；

S4.将样品脱模，切除多孔高分子模板表面多余的生物陶瓷，从而暴露出多孔高分子模板的表面；将样品进行脱脂、烧结，获得多孔生物陶瓷支架。

本发明中，以作为发泡剂的卵清蛋白在一定温度下加热会固化，所以多孔高分子模板内部的生物陶瓷浆料在一定温度范围内会固化成型；通过脱脂除去卵清蛋白和高分子模板，再进行烧结后，获得的多孔生物陶瓷支架具有凹形的管道孔和球形孔。

进一步的，S1中所述多孔高分子模板选用的材料为聚己内酯（PCL）、光敏树脂、聚氨酯（PU）、聚碳酸酯（PC）、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚乳酸(PLA)、聚乳酸-乙二醇酸共聚物（PLGA）中的一种；所述生物陶瓷粉末为磷酸盐陶瓷粉末、硅酸盐陶瓷粉末、碳酸钙陶瓷粉末、硫酸钙陶瓷粉末中的一种或多种。更优选的，所述生物陶瓷粉末为羟基磷灰石磷酸钙粉末、β-磷酸三钙粉末、硅酸钙粉末、镁黄长石粉末、碳酸钙粉末以及磷酸钙和硅酸钙的混合粉末。