[发明专利]一种力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法

权利要求书

1.一种力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1：绘制骨软骨修复支架结构：通过3D打印技术获取关节骨软骨病变信息，根据关节骨软骨病变信息绘制出骨软骨修复支架的3D结构；

S2：打印软骨下骨修复层：将装有生物陶瓷的料筒放入3D打印机喷头，调整3D打印机打印参数并打印软骨下骨修复层，软骨下骨修复层打印完成后，在软骨下骨修复层上滴加氯化钙溶液，使得软骨下骨修复层固化，固化后对软骨下骨修复层进行风干；

S3：烧结软骨下骨修复层：对风干后的软骨下骨修复层进行烧结；

S4：打印软骨修复层：在高温料筒中装入生物可降解熔融高分子材料，调整3D打印机打印参数，将烧结好的软骨下骨修复层放在打印平台上，在其上方打印软骨修复层，形成最终的由上层软骨修复层和下层软骨下骨修复层叠合的骨软骨修复支架。

2.根据权利要求1所述的力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法，其特征在于：所述的步骤S1中，根据关节骨软骨病变信息分析骨软骨修复支架的力学性能，根据骨软骨修复支架的力学性能确定软骨下骨修复层和软骨修复层的孔径、丝径和孔隙率；

所述的步骤S2中，通过调整打印软骨下骨修复层时的打印速度和气压的方式，实现对软骨下骨修复层的孔径、丝径和孔隙率的控制；

所述的步骤S3中，通过改变软骨下骨修复层烧结温度实现对软骨下骨修复层的力学性能的控制；

所述的步骤S4中，通过调整打印软骨修复层时的打印速度和气压的方式，实现对软骨修复层的孔径、丝径和孔隙率的控制。

3.根据权利要求2所述的力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法，其特征在于：所述的软骨下骨修复层的孔径为0.2mm～0.3mm，丝径为0.3mm～0.4mm，孔隙率为30％～50％；所述的软骨修复层的孔径为0.3mm～0.5mm，丝径为0.25mm～0.35mm，孔隙率为30％～80％。

4.根据权利要求2所述的力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法，其特征在于：所述的步骤S2中，打印软骨下骨修复层时的打印速度为3～5mm/s，气压为0.1～0.2Mpa，打印完成后在软骨下骨修复层滴加的氯化钙溶液的浓度为5％，风干的时间为2～3天。

5.根据权利要求2所述的力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法，其特征在于：所述的步骤S3中烧结分两个阶段进行，第一阶段的烧结温度从45℃升至400℃，控制升温速率为5℃/min，在400℃下保温1～2小时；第二阶段的烧结温度从400℃升至1150℃，控制升温速率为5℃/min，在1150℃下保温1～2小时，随后随烧结炉冷却至45℃。

6.根据权利要求2所述的力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法，其特征在于：所述的步骤S4中，打印软骨修复层时的打印温度设置为60～80℃，气压设置为0.45～0.55MPa，速度设置为1～2mm/s，打印平台的温度控制在25℃～45℃。

7.根据权利要求6所述的力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法，其特征在于：所述的步骤S4中，打印平台的温度控制在35℃～45℃，使得软骨修复层的底部靠近软骨下骨修复层的位置形成一层钙化软骨层。

8.根据权利要求1所述的力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法，其特征在于：所述的步骤S2中所用的生物陶瓷为羟基磷灰石材料。

9.根据权利要求8所述的力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法，其特征在于：所述的羟基磷灰石材料的制备方式为：在4～5ml离子水中加入0.1～0.3g聚丙烯酸铵，搅拌5min，搅拌均匀后加入0.2～0.3g海藻酸钠，搅拌8min；加入1～3ml甘油后，加入2～4g羟基磷灰石粉末，搅拌5min，再加入3～5g羟基磷灰石粉末，搅拌8min，得到羟基磷灰石浆料。

10.根据权利要求1所述的力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法，其特征在于：所述的步骤S4中生物可降解熔融高分子材料为聚己内酯，其通过高温熔融沉积的方式制备。