[發明專利]選區激光燒結中用納米氧化鈦增強鎂黃長石骨支架的方法

有效

• 申請號: 201310176636.7
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN104150934A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 帥詞俊;彭淑平;馮佩
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C04B35/78
• 分類號: C04B35/78;C04B38/00;C04B35/64;A61L27/10;A61L27/02;A61L27/56
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種利用納米二氧化鈦(TiO₂)粉末增強增韌鎂黃長石(AK)骨支架，并利用選區激光燒結(SLS)技術制備具有可控微孔結構的三維多孔陶瓷骨支架的方法，其具體所采用的工藝為：

(1)納米/微米混合粉末的制備：利用電子天平稱量一定量的AK粉末，再取質量分數為1-5％的TiO₂粉末加入AK粉末中，利用機械混合的方法使兩種粉末混合均勻。其中，AK粉末的顆粒尺寸為1-40μm，純度大于98％，熔點為1260℃；TiO₂粉末為金紅石型，平均顆粒尺寸為20nm，純度大于99.9％，熔點為1850℃；

(2)生物陶瓷多孔支架的設計和制備：首先利用三維設計軟件設計多孔支架，將設計好的三維數據模型導入計算機進行分層切片處理，得到每一層的截面輪廓信息。然后，在工作臺上均勻地鋪上薄薄的一層AK/TiO₂混合粉末，鋪粉厚度為0.1-0.2μm，計算機根據界面輪廓信息精確地控制激光對粉末進行有選擇性的燒結，一層燒結完成后，工作臺下降一個粉層的高度，開始下一層粉末的燒結，往復循環，最終制備出三維多孔陶瓷骨支架；

(3)支架的力學性能測試：將所制備的支架樣品經鑲嵌和拋光處理后，在顯微硬度儀上，用300gf的負載在拋光表面用錐形金剛石壓頭產生一系列壓痕，測量裂紋長度，通過計算獲得支架的斷裂韌性。將制備的多孔支架置于電子萬能材料試驗機測得支架的壓縮強度。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：AK粉末的顆粒尺寸為1-40μm，純度大于98％，熔點為1260℃；TiO₂粉末為金紅石型，平均顆粒尺寸為20nm，純度大于99.9％，熔點為1850℃。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：利用AK粉末來制備多孔支架，植入人體后能夠釋放一定濃度的Si和Mg離子，促進骨細胞的增殖和分化，使支架具有良好的生物相容性。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：利用質量分數為1-5％的納米TiO₂粉末，在燒結過程中，一部分納米TiO₂位于AK晶內，另一部分位于晶間，兩種結構共同作用產生多重界面和穿晶斷裂效應，從而大大改善了陶瓷支架的力學性能。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：向微米的AK粉末中加入納米TiO₂粉末，雙粒度混合粉體可以提高陶瓷的燒結性能。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：利用選區激光燒結制備具有可控微孔結構的三維多孔生物陶瓷骨支架，為細胞的粘附、增殖和分化提供了合適的微環境。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：涉及一種在選區激光制備多孔陶瓷骨支架過程中利用納米氧化物增強增韌相來提高生物陶瓷支架力學性能的方法，該方法具有制備工藝簡單、技術參數容易控制、操作方便和產品性能良好的特點，可用于骨組織工程領域。