[发明专利]一种复合3D打印丝材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合3D打印丝材的制备方法，包括：a、将医用高分子基体加入双螺杆挤出机，进行初步塑化；b、在所述双螺杆挤出机中通过侧喂料的方式向完成初步塑化的高分子基体中加入生物活性玻璃纤维，共混，之后通过所述双螺杆挤出机的模头挤出丝材。本发明的复合3D打印丝材的制备方法，采用双螺杆挤出机直接对高分子基体粒料和连续玻璃纤维原料进行加工，只进行一道热加工便可形成最终丝材产品，避免了多数复合型3D打印丝材制备过程中的先混料、造粒、再单螺杆挤出的多道热加工工艺，使制得的材料本身具有更优秀的热力学稳定性和力学性能，并且能够保证可预期的降解特性。

技术领域

本发明属于骨科材料技术领域，具体涉及一种复合3D打印丝材，更进一步地，还涉及该复合3D打印丝材的制备方法。

背景技术

骨缺损在临床上比较常见，创伤、肿瘤、截骨矫形、退行性疾病等均会造成不同程度的骨质缺失。这使得患处无法承担正常骨具有的支撑及运动功能，严重影响患者的正常生活。

临床上对于尺寸较小的骨缺损，可采用内固定的形式，暂时恢复局部生理功能。依靠骨组织的自我再生实现缺损愈合。而对于超过临界尺寸的骨缺损而言，需要依靠骨填充材料实现缺损的骨整合。理想的植骨材料应具备以下特点：

首先，植入物要具有孔隙结构，这样才能为周围骨细胞的迁移提供足够的空间。

其次，植入物形状应与缺损形状匹配。这样才能使再生区域充满整个缺损区，否则容易造成愈合不完整。

最后，植入物应具有适当的降解速率。植骨材料在初期作为细胞迁移、组织再生的桥梁，提供支撑和保护，而当新生组织具有一定的规模后，植骨材料发生降解，代谢排出体外，被骨组织爬行替代，最终实现缺损的完全愈合。

目前市场上主流的人工骨材料，考虑对不同形状缺损的普适性，多为小尺寸颗粒状，依靠数量填充实现与缺损区适配。此种植骨材料并非一个整体，缺乏一定的力学支撑能力；同时结构松散，容易发生位移，影响修复效果。若采用3D打印的形式制备适用于骨缺损填充的骨科植入物，则具备以下优点：3D打印制造工艺很容易实现特定方向上的连通孔隙结构，这有利于细胞的迁移，血运通畅以及组织的新陈代谢；3D打印制造工艺能够根据缺损形状、尺寸来个性化定制骨植入体，最大程度实现形状匹配性，其植入体具有一体性，便于固定，从而降低了发生位移的风险；通过设计植骨材料的孔隙率，可以调节植入物整体的降解性能，能够更好的适配不同位置、大小骨缺损的成骨速率需求。

但目前3D打印丝材制备方法较为复杂，需要进一步改进。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：在制备3D打印用丝材时，通常采用单螺杆挤出机对粒料进行挤出加工并拉丝收卷。当丝材的成分为复合材料时，也延用传统做法，先采用双螺杆挤出机对原料进行混合、造粒，再进行后续的制丝步骤，需要经过多道工序完成，工艺复杂。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种复合3D打印丝材及其制备方法，采用双螺杆挤出机直接对高分子基体粒料和连续玻璃纤维原料进行加工，只进行一道热加工便可形成最终丝材产品，避免了多数复合型3D打印丝材制备过程中的先混料、造粒、再单螺杆挤出的多道热加工工艺，使制得的材料本身具有更优秀的热力学稳定性和力学性能，并且能够保证可预期的降解特性。

本发明实施例的复合3D打印丝材的制备方法，其包括：

a、将干燥后的医用高分子基体加入双螺杆挤出机，进行初步塑化；

b、在所述双螺杆挤出机中通过侧喂料的方式向完成初步塑化的高分子基体中加入生物活性玻璃纤维，共混，之后通过所述双螺杆挤出机的模头挤出丝材。