[发明专利]降解性能及强度可控的生物复合陶瓷支架及其制备方法

说明书

本发明属于生物医疗材料和增材制造领域，涉及一种降解性能及强度可控的生物复合陶瓷支架及其制备方法，该方法包括：S1.取羟基磷灰石粉末、β‑磷酸钙粉末和微米级的生物玻璃粉末，总质量为m；将不同种光固化树脂单体和/或其预聚物以预定比例混合后，加入塑化剂和分散剂超声混合，之后加入光引发剂和阻聚剂、离型剂以及润滑剂，充分混合得到溶剂；S2.将三种粉末分次加入溶剂中搅拌、真空球磨后得到打印浆料；S3.利用打印浆料进行DLP 3D打印和/或光固化，获得生物陶瓷素坯；S4.生物陶瓷素坯脱脂烧结获得生物复合陶瓷支架成品。本发明能够得到力学性能和降解性能优异的复合生物陶瓷，可应用于骨组织工程技术。

技术领域

本发明属于生物医疗材料和增材制造领域，涉及一种降解性能及强度可控的生物复合陶瓷支架及其制备方法，更具体地，涉及一种基于光固化成形复杂多孔点阵结构的可降解生物复合陶瓷支架及其制备方法。

背景技术

我国人口老龄化和交通事故多发、骨肿瘤等疾病造成的人体骨组织缺损、骨丢失、骨折以及骨质疏松症等骨骼疾病引起了人们的极大关注。骨科疾病致残率高，导致患者生活质量下降，乃至劳动力丧失。患者常需行植入物手术以恢复受损功能。目前临床使用的可降解植入物不具备复杂精细的仿生结构与个性化外形，且存在生物降解与组织再生速率不匹配的难题，难以满足快速增长的临床需求。而且目前的增材制造植入物无法达到同时成形不同孔径大小的复杂结构，无法同时满足骨缺损部位成骨成血管的需要，本专利为克服以上难题提供了可行方法。

陶瓷材料特别是生物活性陶瓷材料凭借着生物相容性好，与人体骨骼成分相近，力学强度好等优点，在骨组织工程中有着很多的应用，其中主要包括磷酸钙类陶瓷、生物玻璃和硅酸钙类陶瓷等，但是，单一组分的陶瓷材料降解性能和力学性能不能良好的匹配，而且人体骨骼的复杂内部结构和骨移植外形的个性化使得传统的方法难以很好的制作出相应的人工支架。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种降解性能及强度可控的生物复合陶瓷支架及其制备方法，其目的在于，通过3D打印及光固化技术来实现复杂内部贯通结构和特定外形陶瓷支架的成形，且通过复合三相陶瓷，通过调节组分、比例、结构、烧结工艺等来制备可控降解的复合陶瓷支架，由此解决了骨支架难以使用传统技术成形及降解、力学性能不能良好综合的技术问题。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种降解性能及强度可控的生物复合陶瓷支架的制备方法，包括如下步骤：

S1.粉末预处理及溶剂制备：

取医用级生物玻璃粉末球磨获得微米级的生物玻璃粉末；取医用级的质量为m₁的羟基磷灰石粉末、质量为m₂的β-磷酸钙粉末和质量为m₃的微米级的生物玻璃粉末烘干待用，m₁、m₂、m₃均为烘干后的质量，三种粉末总质量为m＝m₁+m₂+m₃；其中，m₁:m₂＝8:2～4:6，m₃:(m1+m2)＝1:9～1:1；

将不同种光固化树脂单体和/或其预聚物以预定比例混合后，加入塑化剂和质量为(2％-6％)m的分散剂超声混合，之后加入光引发剂和阻聚剂、离型剂以及润滑剂，充分混合得到质量为m₄的溶剂，m:m₄＝1:7～7:3；

S2.光固化生物陶瓷浆料的制备：

将质量为m₁的羟基磷灰石粉末、质量为m₂的β-磷酸钙粉末、质量为m₃的微米级的生物玻璃粉末分次加入质量为m₄的溶剂中，每次均搅拌均匀，最后得到初始浆料；

向所述初始浆料中加入球磨珠，真空球磨均匀后得到打印浆料；