[发明专利]一种自组装关节硬组织与软组织一体化植入体及成形方法

说明书

本发明公开了一种自组装关节硬组织与软组织一体化植入体及成形方法。该植入体包括硬组织结构与软组织结构两部分，所述硬组织结构包括致密硬组织结构以及双向渐变孔隙率的多孔疏松硬组织结构；所述软组织结构包括质硬软组织结构以及质软软组织结构，二者羟基磷灰石与水凝胶的配比不同；所述硬组织结构与软组织结构的相接触表面为相对应的锯齿结构，通过过盈配合与摩擦相结合实现稳定装配。另外，硬组织经过表面改性与连接剂相结合，促进组装前后涂覆在其上水凝胶的稳固性，提高软硬组织结合的牢固性。本发明整体的结构与材料均具有连续梯度连续，可实现各个界面性能的稳定过度并降低不稳定性，达到植入后促进恢复以及避免松动的目的。

技术领域

本发明属于増材制造的技术领域，具体涉及一种自组装关节硬组织与软组织一体化植入体及成形方法。

背景技术

人工关节植入体可以代替关节的功能，对恢复患者的肢体功能、提高生活质量具有重要意义，是国内外骨科需求量最大的植入体材料之一。随着医学的发展，人们对人工关节的性能要求越来越高，关节处骨骼由松质骨、密质骨、关节软骨组成，以往的关节制造未将三者区分开来，生产出来的关节与人体本身关节的力学性能相差较大，植入后可能产生应力屏蔽效应，患者术后出现骨骼萎缩或骨质疏松等问题。若将关节结构分开打印，当前还没有一种稳定可靠的装配方式。

现今使用的人工关节植入体多是由生物惰性的金属材料或陶瓷制成，材料生物活性差，不能与骨骼有良好的生物相容性，植入后易松动，导致关节植入体在初始固定位及远期疗效上难以满足临床的应用要求。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术在人工关节制备上的缺点与不足，提供一种关节自组装硬组织与软组织一体化植入体及成形方法，通过采用分开打印软组织与硬组织两种结构，通过过盈配合与摩擦完成二者的自组装，以达到关节硬组织与软组织同时植入的目的。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一个方面，提供了一种自组装关节硬组织与软组织一体化植入体，包括硬组织结构以及软组织结构；

所述硬组织结构通过生物相容金属材料打印成形，其外层为致密硬组织结构，内部为疏松多孔硬组织结构；

所述软组织结构通过生物凝胶材料打印成形，其上层为质软软组织结构，其下层为质硬软组织结构；

所述硬组织结构的致密硬组织结构，与软组织结构的下层的质硬软组织结构的表面分别设有三维锯齿结构，相互啮合实现一体化组装。

作为优选的技术方案，所述硬组织结构的生物相容金属材料为纯钛、钛合金或钛坦合金。

作为优选的技术方案，所述硬组织结构的表面经过改性处理，具体包括空气等离子体氧化处理，以及甲基丙烯酸三甲氧基丙酯溶液浸泡处理。

作为优选的技术方案，在对硬组织整体进行表面改性处理后，组装前的硬组织结构的三维锯齿结构上涂覆有水凝胶，组装后的一体化植入体的整体涂覆有光敏水凝胶并进行照射紫外线处理。

作为优选的技术方案，所述疏松多孔硬组织结构为双向梯度变化结构，整体孔径范围在200μm～1500μm之间，根据实际需求采用不同的晶格结构进行多孔设计；在竖直方向上，孔隙率由大变小；在水平方向上，孔隙率由外至内逐渐变大，外部的孔隙率由致密结构逐渐过渡到3～30％的孔隙率；内部的孔隙率过渡范围为30～80％。

作为优选的技术方案，所述软组织结构的生物凝胶材料由羟基磷灰石、干细胞以及水凝胶混合得到。