[實(shí)用新型]一種三維排列的碳纖維/聚合物骨組織工程支架模具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220660752.7
• 申請(qǐng)日: 2012-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN202965000U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳琪琳;史燕妮;張銘遠(yuǎn);李麗;沈世敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C33/00
• 分類號(hào): B29C33/00;B29C70/36
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 黃志達(dá)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于骨組織工程支架模具領(lǐng)域，特別涉及一種三維排列的碳纖維/聚合物骨組織工程支架模具。

背景技術(shù)

骨組織工程在解決臨床骨缺損這一棘手問題上具有許多優(yōu)勢(shì)，今年來引起眾多關(guān)注。支架材料是骨組織工程的重要組成部分，是骨組織工程研究的關(guān)鍵問題之一。目前，碳纖維/聚合物骨組織工程所用的支架大多是二維的，幾層碳纖維堆疊起來，模具可以承受垂直方向上的壓力，但往往人體骨頭的受力較復(fù)雜，當(dāng)支架受到剪切力時(shí)，碳纖維與聚合物可能產(chǎn)生分層，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致支架散架，影響支架的使用壽命以及穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種三維排列的碳纖維/聚合物骨組織工程支架模具，該模具的制作簡(jiǎn)單，尺寸穩(wěn)定性好，可普遍應(yīng)用于碳纖維/聚合物骨組織工程支架的澆鑄，以改善支架的穩(wěn)定性和抗沖擊性能。

本實(shí)用新型的一種三維排列的碳纖維/聚合物骨組織工程支架模具，包括無蓋外盒、水平纖維框、垂直位置固定板、垂直纖維支撐板和垂直纖維板，所述的水平纖維框通過插槽與垂直位置固定板固定連接，垂直位置固定板通過插槽與垂直纖維支撐板固定連接，垂直纖維支撐板通過插糟與垂直纖維板固定連接；所述的水平纖維框、垂直位置固定板、垂直纖維支撐板和垂直纖維板均位于無蓋外盒內(nèi)。

所述的水平纖維框之間相互平行，且間距相等；所述的垂直位置固定板的平面與水平纖維框的平面垂直，且垂直位置固定板的平面與水平纖維框不開槽邊的邊線平行。

所述的垂直纖維支撐板與垂直位置固定板相互垂直，同時(shí)垂直纖維支撐板與垂直纖維板也相互垂直。

所述的垂直纖維板之間相互平行，間距相等，且垂直于水平纖維板。

水平纖維框的中間開有一個(gè)方形框。

所述的水平纖維框、垂直位置固定板、垂直纖維支撐板和垂直纖維板的材料均為薄木板或均為膠片。

本實(shí)用新型的碳纖維/聚合物骨組織工程用三維支架模具在二維模具的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。初期使用鐵皮開槽銜接構(gòu)成一個(gè)三維立體支架模具，但由于鐵皮不易開槽且槽的尺寸不易精確控制，得到的模具穩(wěn)定性不好，邊與邊之間的結(jié)合不緊密。所以改用厚度為0.6mm的木板拼接，木板的尺寸穩(wěn)定性較好，可以得到滿足實(shí)驗(yàn)要求的規(guī)則的三維模具。以做一個(gè)20mm×20mm×20mm的三維支架為例。在PLGA中嵌入碳纖維進(jìn)行增強(qiáng)，將碳纖維編織成20mm×20mm，在模具的每一層放上編制好的碳纖維布，共4層，再在模具的上下頂端編織一定數(shù)量的沿Z軸碳纖維，最后將配置好的PLGA澆筑到模具中。具體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為：將厚度為0.6mm的木板裁剪成2cm×2cm的規(guī)格，左右兩邊2.5mm處向里開一個(gè)深度為2.5mm的槽，這是平面承載的一部分。為了保證每層碳纖維分布均勻，豎直方向上的四塊木板上的開槽間距要保持一致，且槽深度與平面上的木板的槽深度要一致，才能保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。最關(guān)鍵的一步是在豎直方向上的木板頂端與底部的中點(diǎn)處各開一個(gè)深度為2.5mm的槽，開好后插上長(zhǎng)2cm寬0.5cm的木板。再將左右兩部分拼接起來，這樣就組裝成了一個(gè)三維立體支架模具。用的時(shí)候先將編織好的碳纖維布鋪在每一個(gè)平面上，再?gòu)捻敹说哪景逋锥藸恳祭w維，粘結(jié)。最后將聚合物澆鑄到模具中。這種碳纖維的排布方式可以抵抗來自各個(gè)方向上的壓力以及剪切力，可以使整個(gè)支架的強(qiáng)度以及抗沖擊性增強(qiáng)。

本實(shí)用新型可以選用形變量較小，較穩(wěn)定的薄木板，也可以選用膠片（比如廢棄的X光片），包含但不限于這兩種材料。

本實(shí)用新型的支架模具在進(jìn)行碳纖維的粘貼過程中能保證各個(gè)方向上的碳纖維都是均勻等距的，同時(shí)不同方向上的彼此垂直。

本實(shí)用新型的水平纖維框的中間開有一個(gè)方形框，框的大小根據(jù)要求制定的支架的尺寸進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)搭載的纖維的數(shù)量；

本實(shí)用新型的支架模具在二維的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展延伸，將碳纖維排列成三維有序的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)支架力學(xué)性能的提升。在二維排列的碳纖維骨組織工程支架模具的基礎(chǔ)上，增加了豎直纖維支撐板，與事先排列好的二維結(jié)構(gòu)共同工程三維立體支架，實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維排布方式的設(shè)計(jì)。選用厚度為0.6mm的木板拼接，木板的尺寸穩(wěn)定性較好，可以得到滿足實(shí)驗(yàn)要求的規(guī)則的三維模具。在聚合物中嵌入碳纖維進(jìn)行增強(qiáng)，將碳纖維排列成網(wǎng)格狀，在模具的每一層固定編制好的碳纖維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，再在模具的上下頂端穿插一定數(shù)量的沿Z軸碳纖維，最后將配置好的聚合物澆鑄到模具中。

有益效果：

（1）與二維模具相比，本實(shí)用新型的模具得到的支架的強(qiáng)度以及抗沖擊性能會(huì)有所提高，另外，除了采用木板，還可以選用尺寸大小更容易控制的膠片制作模具。