[發明專利]基于3D?Bioplotter打印技術的骨修復多孔復合支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201510537311.6
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN105031718B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 魏坤;胡露
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: A61L27/02
• 分類號: A61L27/02;A61L27/18;A61L27/54;A61L27/56
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種基于3D-Bioplotter打印技術的骨修復多孔復合支架的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)制備具有規則三維大孔結構的支架基體：

利用計算機輔助設計軟件CAD設計出骨缺損部位的三維結構模型，并把該三維模型保存為STL格式文件，然后導入3D-Bioplotter中，用Bioplotter RP軟件對CAD模型的數據進行分層處理，然后將基體材料加入不銹鋼料筒中，在VisualMachines軟件中設置打印溫度、平臺溫度、針頭大小、擠出壓力、擠出速度、內部結構和孔徑參數，然后啟動3D-Bioplotter將骨缺損部位的三維結構模型逐層打印成型，形成CAD模型中的規則三維大孔結構的支架基體；所述打印溫度為130~160℃，平臺溫度為20~40℃，針頭大小為0.2~0.4mm，擠出壓力為1.0~3.5bar，擠出速度為1.0~5.0mm/s，孔徑為0.1~1.2mm；內部結構為噴頭角度0~179°交錯排列，分層厚度為0.16~0.32mm；

(2)制備載藥或生長因子的PLGA/CS/HMS復合微球：

將藥物或生長因子與六方介孔硅混合得到藥物或生長因子與六方介孔硅的混合粉體，然后將聚乳酸一羥基乙酸共聚物即PLGA溶于二氯甲烷中，待12~24h完全溶解后，加入上述混合粉體和硅酸鈣粉體即CS，用高速分散均質機攪拌均勻，得到載藥或生長因子的PLGA/CS/HMS共混液；用去離子水配制10~30mg/ml的聚乙烯醇水溶液，然后將上述共混液緩慢滴加到聚乙烯醇水溶液中，攪拌8~20h后將容器底部的復合微球分離出來，真空狀態下冷凍干燥24~48 h至完全脫水，制得載藥或生長因子的PLGA/CS/HMS復合微球，并用不銹鋼篩網分離出目標粒徑的復合微球備用；所述藥物或生長因子濃度為0.2-2mg/ml，六方介孔硅的濃度為10~40mg/ml，硅酸鈣粉體的濃度為10~60mg/ml；聚乙烯醇為1788型、1799型中的一種；所述共混液滴加到聚乙烯醇水溶液到分離復合微球時的攪拌速度均為180~350r/min；復合微球粒徑為100~600μm；以上所述濃度單位中的ml均以該步驟得到的共混液的體積為計算基準；，所述六方介孔硅為實驗室自制介孔硅，制備方法如下：將2~5g十二胺、20~60ml無水乙醇、20~60ml去離子水加入250ml的燒杯中，用磁力攪拌器攪拌；然后加入5~10g正硅酸乙酯攪拌8~12h后陳化30min；分別用去離子水和乙醇洗滌，放入烘箱干燥后640℃鍛燒4h，然后研磨過160目篩網，制得六方介孔硅粉末；

(3)基體材料與微球的復合：

將載藥或生長因子的PLGA/CS/HMS復合微球均勻填充在支架孔道中，置于37~65℃烘箱中，保溫2~4h直至微球牢固的粘結在支架孔道中，得到一種基于3D-Bioplotter打印技術的骨修復多孔復合支架；所述骨修復多孔復合支架由具有三維大孔結構基體和載藥微球復合而成；所述的三維大孔結構基體由3D-Bioplotter儀器制備；載藥微球由乳化法制備；復合支架由37~65℃低溫燒結法制備而成；所述骨修復多孔復合支架的多孔結構由孔徑為0.1~1.2mm的大孔、0.05~150μm的微米孔和2~50nm的介孔組成，大孔為三維支架基體中的孔洞，微米孔為微球37~65℃低溫燒結后形成的微球間孔隙，介孔為六方介孔硅即HMS中的孔洞；所述骨修復多孔復合支架的孔隙率為60~80%，孔隙連通率為90%以上。

2.根據權利要求1所述的一種基于3D-Bioplotter打印技術的骨修復多孔復合支架的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述藥物或生長因子為以下任意一種或幾種：異煙肼、利福平、慶大霉素、BMP-1、BMP-2、BMP-7、BMP-14、TGF-α和TGF-β。

3.根據權利要求1所述的一種基于3D-Bioplotter打印技術的骨修復多孔復合支架的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述硅酸鈣粉體為實驗室自制硅酸鈣，制備方法如下：將硅酸鈉和硝酸鈣按摩爾比為1:1混合攪拌12h，然后陳化30min，用去離子水洗滌4次，真空狀態下冷凍干燥24~48 h至完全脫水后800℃煅燒2h，然后研磨過160目篩網，制得硅酸鈣粉體。