[发明专利]一种定制可降解多元多层纳米复合物3D打印义指指骨

摘要

本发明涉及一种种植假体，尤其涉及的是一种定制可降解多元多层纳米复合物的3D打印义指指骨。本发明是用CT扫描断指得到断指的CT断层图像数据，根据CT断层图像数据建立符合断指的义指三维模型，以Ti粉、Mg、Si、Ca、Cu、Ag、铌粉和钼粉多类金属混合作为指骨骨骼的基体材料，再加入不同比例的碳纳米管/羟基磷灰石/硅灰石纤维的三元纳米复合物混合粉末，逐层打印指骨骨骼。本发明打印出的义指指骨与传统方法制作的钛合金、镁合金指骨相比，拥有更好地强度、韧性和生物相容性。

主权项

1.一种定制多元多层纳米复合物3D 打印义指指骨的制备方法，其特征在于：用CT扫描断指得到断指的CT断层图像数据，根据CT断层图像数据建立符合断指的义指三维模型，以Ti粉、Mg、Si、Ca、Cu、Ag、铌粉和钼粉多类金属混合作为指骨骨骼的基体材料，再加入不同比例的碳纳米管/羟基磷灰石/硅灰石纤维的三元纳米复合物混合粉末，逐层打印指骨骨骼，通过该方法制得的义指指骨具有优异的生物相容性、力学性能；所述义指指骨制备的具体工艺步骤为：（a）建立三维模型：采用CT扫描双手得到残指CT断层图像数据，根据残指指骨缺失的程度及残端骨的内径，利用三维重建软件得出指骨内金属种植体的大小及形态；（b）金属纳米复合材料粉末的制备：将金属Ti粉末、Mg颗粒（纯度为99 .6％）、Si颗粒（纯度99 .9％）、Ca颗粒、Cu颗粒、Ag颗粒、铌粉、钼粉和铂粉按摩尔量比为（20‑40）：（10‑20）：（38‑45）：（15‑18）：（5‑8）：（3‑5）：（5‑10）：（0.1‑0.5）：（0.8‑2）均匀混合配制好后，将混合物进行球磨处理，使其最大球直径不超过40μm，得到金属复合超细粉末；（c）碳纳米管/羟基磷灰石/硅灰石纤维的三元纳米复合物粉末的制备：将分散剂十二烷基硫酸钠溶解于去离子水中，加入碳纳米管，磁力搅拌，使碳纳米管被水溶液完全润湿，搅拌时间约30min；接着利用超声波仪器超声，功率设置为700 W，超声60 min，超声结束后，将分散液离心沉降，去除未分散开的团聚粒子；离心速率为3000 r /min，离心时间为40 min，得到一定碳纳米管含量的稳定分散液备用；用浓盐酸充分溶解硅灰石纤维，并将其稀释至Ph值小于或等于7.3；将稀释后的溶液进行超声波超声，使硅灰石纤维均匀扩散；在搅拌条件下，缓慢地加入碳纳米管分散液，保持碳纳米管质量分数为6%；然后将分散好的质量分数为30%的HA 纳米微粒加入到原料中，继续搅拌6 h；最后抽滤，并在真空120 ℃条件下烘干至恒重；得到的三元预混物；将得到的三元预混物进行球磨处理，使其最大球直径不超过40μm，得到三元复合纳米粉末；（d）获得3D打印义指指骨：将金属超细粉末和三元复合纳米粉末分别按质量分数比为3:1、2:1、1:1进行充分混合，将获得的粉料依次命名为粉料2、粉料3和粉料4，并且以金属粉末作为粉料1和三元复合纳米粉末作为粉料5，至此义指指骨的准备工作全部完成。