[发明专利]一种多孔镁合金/生物陶瓷仿生复合支架及其快速成型方法

摘要

一种多孔镁合金/生物陶瓷仿生复合支架及其快速成型方法，基于不同骨缺损部位结构与生物力学的分析结果，借助于反求工程和CAD技术进行外形相关性和微结构仿生设计并进行结构优化，建立支架的CAD模型；采用光固化直接成型陶瓷的方法制作具有互不连通的两级管路的多孔生物活性陶瓷框架；利用真空吸铸的方法向生物陶瓷框架的次级管路内浇铸熔融的镁合金，冷却凝固后，即可得到多孔镁合金/生物陶瓷复合结构骨支架。初级管路是为了满足组织生长与营养代谢需要，次级管路内填充镁合金，增强复合支架的力学性能，减少镁合金与体液的接触面积，在陶瓷降解的一段时间内不与人体环境发生物质交换，以保证内部填充的镁合金在骨愈合过程中提供持续的机械强度。

主权项

一种多孔镁合金/生物陶瓷仿生复合支架的快速成型方法，其特征在于：1)首先根据患者骨缺损部位的具体情况借助于反求工程和CAD技术进行骨缺损部位外形相关性和微结构仿生设计，并利用CAE分析软件对支架的受力以及内部形变与流体力学特性和结构进行修改形成具有互不连通的初级和次级两级管路的内部微结构的仿生支架的CAD模型；2)将去离子水、甘油、有机单体、交联剂混合成预混液，其中甘油的质量占预混液总质量的20％，有机单体的质量占25‑30％，交联剂和单体质量比为1∶8，余量为去离子水，然后向预混液中逐批加入陶瓷粉末和分散剂制备成陶瓷浆料，其中陶瓷粉末的体积与预混液的体积比为1∶1，分散剂含量为陶瓷粉末质量的0.3％，然后倒入球磨罐中在球磨机上球磨2h，再加入质量为预混液质量1％的光引发剂，进一步球磨1h得到生物陶瓷浆料；3)将支架的CAD模型数据转换为STL格式文件，并将STL数据导入RPData软件对模型进行分层切片处理，输入到激光快速成形机，采用快速成型机自身的分层软件对设计的支架模型进行分层，分层厚度为0.1mm，然后将配置好的生物陶瓷浆料倒入快速成型机的槽中，制作生物陶瓷框架；4)将熔融镁合金通过真空吸铸的方法浇铸到制作成的生物陶瓷框架的次级孔隙结构型腔中，冷却凝固后得到多孔镁合金/生物陶瓷复合结构骨支架。