[发明专利]一种3D打印椎间融合器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种3D打印椎间融合器及其制备方法，所述椎间融合器是以包括聚醚醚酮系列纳米复合材料制备丝材原料，通过熔融沉积成型工艺制得。本发明能够实现多组分原材料的纳米级复合，有效地提高原材料的利用率、便于器件内部复杂结构的实现，并可根据患者差异实现个性化产品的制备。制备的原材料含有添加成骨活性粉体，能够在保证产品力学性能的前提下进一步提高其生物学性能。在成骨活性粉体/PEEK纳米复合材料的基础上，增加金属钛粉、金属钽粉的一种或者两种，制备复合材料，进一步提升其生物相容性、骨连接能力，并提高其力学性。在成骨活性粉体/PEEK纳米复合材料的基础上，加入磁性粉体，采用弱磁场进一步提升材料或者椎间融合器的生物相容性。

技术领域

本发明属于骨植入材料技术领域，具体涉及一种3D打印椎间融合器及其制备方法。

背景技术

治疗脊椎相关性疾病的常用术式为脊柱椎间融合术，术中植入椎间融合器，其目的是保持或恢复椎体的正常生理曲度，并在椎体运动及骨性融合的过程中提供稳定性。目前临床常用的脊柱椎间融合器主要为钛合金材料和PEEK材料。国内常见的椎体间融合器主要为钛合金融合器和PEEK融合器。由于钛合金的弹性模量较高，会引起植入物迁移、下沉、应力遮蔽和术后影响放射学评估等，术后更容易出现由于应力遮蔽而引起融合的延迟，近年来正逐渐被PEEK融合器取代。

PEEK材料制成的椎体间融合器能够兼容X光拍照和核磁共振成像，且弹性模量低，可避免自体移植物的并发症以及同种异体移植物的缺陷。但聚醚醚酮的生物惰性限制了进一步的应用，目前常用羟基磷灰石(HAP)改善其生物相容性。

另外，现今对于PEEK椎间融合器的制备方式主要有：棒材机床加工、模具热塑加工或者激光烧结技术成型加工。棒材机床加工材料浪费大，热塑加工受到模具限制，激光烧结成型受到原材料形状限制，即只能选取粉末为原材料。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种3D打印椎间融合器及其制备方法，本发明椎间融合器是以包括聚醚醚酮系列纳米复合材料制备丝材原料，通过熔融沉积成型工艺制得。能够实现多组分原材料的纳米级复合，有效地提高原材料的利用率、便于器件内部复杂结构的实现，并可根据患者差异实现个性化产品的生产。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3D打印椎间融合器，所述椎间融合器是以包括聚醚醚酮系列纳米复合材料制备丝材原料，通过熔融沉积成型3D打印工艺制得，所述椎间融合器具有中空三维连通结构。

采用聚醚醚酮系列纳米复合材料作为椎间融合器的主要原料，充分发挥其优良的生物相容性、化学稳定性、X射线透过性、以及良好的力学性能等。

采用熔融沉积成型3D打印技术制备椎间融合器，能够有效提高材料利用率、器件内部复杂结构的实现，以及根据患者实际情况实现个性化产品的生产。制备的椎间融合器具有中空三维联通结构，增加了新骨的长入位置，能够提高椎间融合器植入后的稳定性。

优选地，所述聚醚醚酮系列纳米复合材料为成骨活性粉体/PEEK纳米复合材料。

优选地，所述丝材原料直径为1.50-1.75mm。

优选地，所述成骨活性粉体的质量占所述制备原料质量的0.1％～50％，更优选为1％～20％。

优选地，所述成骨活性粉体粒径为10nm-100μm。

优选地，在成骨活性粉体/PEEK纳米复合材料的基础上，增加金属钛粉、金属钽粉的一种或者两种，制备复合材料，进一步提升其生物相容性、骨连接能力，并提高其力学性。

优选地，采用弱磁场进一步提升材料或者椎间融合器的生物相容性，在成骨活性粉体/PEEK纳米复合材料的基础上，加入磁性粉体，如Fe₃O₄、Fe粉、Ni粉、FeNi粉体(成分为Fe50Ni50或者Fe20Ni80)等一种或者两种以上组合。