[发明专利]一种孔隙连通性可控的人工骨支架的制备

摘要

本发明公开了一种基于多孔生物陶瓷微球人工骨支架的制备方法。该首先根据病患个体特性建立CAD模型，将该模型导入三维打印机，根据离散数值分析颗粒流软件数值计算结果，按一定比例均匀混合生物陶瓷小球和生物可降解小球；然后通过三维打印机喷洒生物胶黏剂粘结混合球，实现人工骨支架的制备。该方法建立在以离散颗粒数值计算理论，通过改变混合球中小球数目的百分比和小球直径，能够方便而高效的根据需要来得到理想模型，对材料性能进行了预测，使人工骨支架的孔隙连通性实现有效可控，避免了不必要的浪费。同时利用生物可降解材料保证了生物陶瓷材料的纯净，减少了生物陶瓷被污染的几率，同时还可以精确的控制后处理时间。

主权项

一种连通性可控的生物陶瓷微球人工骨支架的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1、通过理论计算或模拟仿真，生成数量比为a、直径分别为D和d的小球，其中直径为D的小球表示生物陶瓷小球，直径为d的小球表示可降解小球,D>d；步骤2、将数量比为a、直径分别为D和d的小球均匀混合，并在基于离散单元法理论的模拟重力作用下进入虚拟容器，最终达到稳定；步骤3、将步骤2所得模型中的直径为D的小球删除，留下直径为d的小球，根据剩下小球到任意其他小球的球心距S与小球直径d之间的关系，判断小球之间是否连通，如果S≤d，则认为小球之间互相连通，否则认为小球之间不连通，从而得到模型的连通性；步骤4、通过改变两种小球的直径D和d或两种小球的数量比a，并重复步骤1‑3，得到一种符合要求的特定连通性的模型，记下此时两种小球的直径D和d，以及两种小球的数量比a；步骤5、计算机处理人工骨支架三维CAD模型，将其从下至上顺序分割成间距为Δh的二维截面图形N份，第i份截面图形面积为Ai，其中Δh的大小为生物陶瓷小球的直径D；步骤6、将步骤5中输出的N份二维截面图形导入三维打印机；将生物胶黏剂装入三维打印机的储液腔，按照步骤4算出的数量比a将直径为D的生物陶瓷小球和直径为d的可降解小球混合均匀，得到混合小球；步骤7、i＝1，在成型工作台上均匀的铺上一层混合小球；步骤8、启动三维打印机，把第i层生物胶黏剂喷洒到第i层混合小球上；然后再均匀铺上一层混合小球，形成第i+1层；步骤9、判断i值；如果i＜N‑1,则：i＝i+1，重复步骤8；否则：进入步骤10；步骤10、支架制作完毕，取出支架；然后将支架放入到蒸馏水中，待直径为d的 可降解小球完全溶解后取出，并用生物溶解液反复浸泡和冲洗，最后对支架进行真空烘干处理，得到满足步骤4中特定连通性的生物陶瓷微球人工骨支架。