[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

说明书

本发明公开一种力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法，包括以下步骤：S1：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：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：对风干后的软骨下骨修复层进行烧结，烧结分两个阶段进行；S4：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。该方案便于精准控制骨架形状和孔径，仿生效果均很好。

技术领域

本发明属于骨软骨组织工程中支架制备技术领域，尤其涉及一种力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法。

背景技术

因创伤等疾病引起的关节骨软骨病变是骨科常见的疾病，由于骨软骨特殊的生理结构，目前，应用于临床的修复骨软骨损伤的方法均有其局限性。近年来，骨软骨组织工程的兴起为骨软骨缺损修复提供了新思路。骨软骨组织工程包含三要素：支架、生长因子和种子细胞。支架不仅对细胞、组织起物理连接和支撑作用，而且还为细胞提供赖以寄宿、生长、分化和增殖的场所。骨软骨支架的传统制备方法有快速成型法、纤维编织及静电纺丝法、相分离法及冷冻干燥法等。

比如中国专利CN108478871A公开了一种一体化骨软骨修复支架，由软骨下骨修复层、中间层和软骨修复层组成的一体化结构，软骨下骨修复层为成型多孔磷酸钙生物陶瓷，中间层为巯基#透明质酸水凝胶，软骨修复层由I型胶原水凝胶和软骨细胞或骨髓间充质干细胞组成，中间层位于软骨下骨修复层与软骨修复层之间以及成型多孔磷酸钙生物陶瓷的多孔结构中，将软骨下骨修复层与软骨修复层隔离开。中国专利CN110652381A公开了一种骨软骨修复支架，从下到上依次包括软骨下骨修复层、钙化软骨层、软骨层和软骨膜层；软骨膜层能够防止外部纤维细胞长入到软骨层，同时修复得到软骨组织不会超过周围正常组织，避免造成软骨增生。中国专利CN110101917A公开了一种缓释双生长因子的含钙化层骨软骨支架及其制备方法，所构建的骨软骨支架具有与天然软骨相似的结构，包括具有取向结构上层、致密钙化中间层以及网状多孔下层，使得所构建的骨软骨支架具有良好的促进骨软骨修复再生的效果。中国专利CN105749342B公开了一种双相骨软骨修复支架及其制备方法，该发明所用材料生物相容性好，操作简单，软骨层和软骨下骨修复层水凝胶能够牢固的结合在一起。中国专利CN108697822A公开了一种用于骨软骨缺损修复的多相骨软骨支架，支架包括骨相和软骨相，其中骨相包括支持基质，所述软骨相包括聚合物基质，并且所述支架包括在骨相和软骨相之间的无孔层。

上述技术存在以下缺陷：1)无法精准控制孔径大小、支架形状，无法精确构建支架内部通道的缺陷；2)关节骨软骨修复用支架仍存在力学强度低、缓释冲击能力弱、仿生性差等缺点，难以满足关节骨软骨在力学性能方面对生物支架的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法，以解决现有骨软骨支架无法精准控制孔径大小、支架形状，无法精确构建支架内部通道的缺陷，难以满足关节骨软骨在力学性能方面对生物支架的要求等缺陷。

为了达到目的，本发明提供的技术方案为：

本发明涉及一种力学性能高度仿生的骨软骨支架的3D打印方法，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；