[发明专利]一种具有微纳米级梯度仿生修饰的3D打印钛髁突支架及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有微纳米级梯度仿生修饰的3D打印钛髁突支架及其制备方法，包括以下步骤：将颞下颌关节髁突的STL数据进行3D打印，然后依次经切割、去除支撑，打磨和抛光，制得3D打印钛髁突支架；置于磷酸和过氧化氢的混合溶液中，水热反应3‑5h，降温至室温后，依次清洗、干燥和灭菌，制得具有微纳米级仿生梯度修饰的3D打印钛髁突支架。本发明的原材料成本低廉，加工性能好，稳定性较好，制备流程简单易操作，能够快速制得微纳米级梯度仿生修饰的3D打印钛髁突支架，有效解决了钛表面生物活性低，与骨组织形成简单的机械锁扣连接，骨结合效果较差的问题，便于推广使用。

技术领域

本发明涉及关节外科髁突重建技术领域，具体涉及一种具有微纳米级梯度仿生修饰的3D打印钛髁突支架及其制备方法。

背景技术

颞下颌关节退行性变将会导致髁突不可逆吸收，严重影响患者的口颌系统功能及面型，使用人工颞下颌关节进行髁突重建是临床置换最有效的方法之一，然而，商品化的人工颞下颌关节髁突难以完全匹配所有患者的关节窝大小，从而导致在术中需对剩余髁突进行切除和修整，增加手术创伤，影响手术精确性，浪费手术时间。因此，一种完全匹配目的关节窝和剩余骨组织的个性化髁突具有很高的临床价值。

金属3D打印技术现已成熟，可以直接加工任何几何形状的产品，且具有制作周期短、成本低的优势，钛合金3D打印技术的发展为颌面外科颞下颌关节髁突的个性化制作提供了技术条件，但是，3D打印支架较差的力学性能或初始骨融合的限制了其在颞下颌关节的应用，因此，对其表面进行改性使其具有更好的机械性能及生物活性是必要的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有微纳米级梯度仿生修饰的3D打印钛髁突支架及其制备方法，以解决现有技术中钛髁突支架生物活性低和骨结合效果差的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种具有微纳米级梯度仿生修饰的3D打印钛髁突支架及其制备方法，包括以下步骤：

(1)根据颞下颌关节髁突的STL数据进行3D打印，然后依次经切割、去除支撑，打磨和抛光，制得3D打印钛髁突支架；

(2)将步骤(1)制得3D打印钛髁突支架置于磷酸和过氧化氢的混合溶液中，水热反应3-5h，降温至室温后，依次清洗、干燥和灭菌，制得具有微纳米级仿生梯度修饰的3D打印钛髁突支架。

本发明的有益效果为：水热反应是一种便捷、快速的表面涂层制备方法，本发明通过水热反应将磷元素引入钛髁突支架表面，形成涂层TiP-Ti，其牢固地粘附在支架表面，该涂层能促进骨髓间充质干细胞的黏附和增殖，所得到的微纳米级仿生梯度修饰的3D打印钛髁突支架植入股骨缺损模型后，有利于骨结合和骨愈合。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，步骤(1)中，颞下颌关节髁突的STL数据通过以下方法获得：

(1.1)用螺旋CT进行患者头面部扫描，收集DICOM格式数据，导入Mimics 19.0软件中，得到模拟手术前髁突位置STL模型文件，然后模拟截骨手术，形成模拟手术后髁突位置STL模型文件；

(1.2)将步骤(1.1)得到的手术前和模拟手术后髁突位置STL模型文件均导入Geomagic软件中，设计髁突数字模型，得到颞下颌关节髁突的STL数据。

进一步，步骤(1)中，3D打印原料为Ti6Al4V粉末。

进一步，步骤(2)中，混合液中磷酸的浓度为4-5wt％。

进一步，步骤(2)中，混合液中过氧化氢的浓度为8-10wt％。

进一步，步骤(2)中，水热反应的温度为100-130℃。

进一步，步骤(2)中，水热反应的压强为0.4-0.6MPa。