[發明專利]可用于FDM3D打印機型的生物骨線材制造方法

有效

• 申請號: 201610246979.X
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105751472B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 李勃;朱朋飛;許國軍;王進;周濟
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: B29C47/00
• 分類號: B29C47/00;A61L27/12;A61L27/18
• 代理公司: 深圳市匯力通專利商標代理有限公司44257
• 代理人: 李保明,張慧芳

技術領域

本發明屬于生物打印骨修復領域，具體是一種可用于FDM 3D打印機型的生物骨線材制造方法。

背景技術

3D打印又稱數字制造或者增材制造，是一種以數字模型文件為基礎，通過逐層沉積的方法形成工件，不必實現制造模具。因此，3D打印具有快速、簡單和個性化定制的特點。

FDM(Fused Deposition Modeling)3D打印技術是目前主流3D技術之一，但是目前FDM主要在桌面領域，打印的耗材主要是PLF,ABS樹脂等，所打印的模型不能有更深層次的應用，因此，FDM機型的應用范圍也被限制。

骨修復廣泛采用商業化的骨缺損替代人工骨模型，但是由于是工廠化標準制造，其尺寸同一，難以滿足所有人需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種可用于FDM 3D打印機型的生物骨線材制造方法。旨在拓展FDM 3D打印的應用范圍，將FDM 3D打印機型應用到生物打印領域，降低生物打印的準入門檻，利用生物骨線材作為原料，與3D掃描建模結合，制造可以個性化定制的骨修復模型。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案。

一種可用于FDM 3D打印機型的生物骨線材制造方法，該生物骨線材制造方法包括：

按重量計，稱取10-90％的PLA作為粘結劑，90-10％的羥基磷灰石和β-磷酸三鈣作為人工骨誘導修復基質；

用溶劑將所述人工骨誘導修復基質超聲分散，得到分散液A；

采用機械攪拌方法將所述粘結劑溶解到所述分散液A中，得到混合物B；

將所述混合物B烘干，除去多余溶劑，得到塊體的混合物B；

將所述塊體的混合物B用雙螺桿擠出機擠出成直徑1.75毫米的線材，即制得所述生物骨線材。

優選的，所述PLA為生物級L型PLA或D型PLA，或者二者的混合物。所述羥基磷灰石為生物級納米級羥基磷灰石，所述β-磷酸三鈣為生物級納米級β-磷酸三鈣。

優選的，所述溶劑采用氯仿、1,4二氧六環或者丙酮。溶解時均需要超聲分散避免羥 基磷灰石和β-磷酸三鈣團聚。

優選的，在將塊體的混合物B加工成線材的步驟中，雙螺桿擠出機的擠出轉速為200-600r/min，擠出溫度為190-250攝氏度。

優選的，所述β-磷酸三鈣和羥基磷灰石的重量比為1:3-3:1，例如：1:3,1:2,1:1,2:1,3:1。其中，羥基磷灰石作為新骨沉積基底，β-磷酸三鈣誘導骨生長并同時溶解，調節羥基磷灰石和β-磷酸三鈣二者比例可以實現新骨生成沉積和骨支架降解速率平衡。

上述方法制得的生物骨線材可以直接在FDM 3D打印機型上打印成為骨頭模型，用于缺損骨修復治療?？梢?，本發明制造的生物線材，與桌面機結合可直接打印可吸收的骨修復模型，極大的豐富了生物打印的范圍，降低了生物打印的準入門檻。

上述制造方法中，溶解時先將將羥基磷灰石和β-磷酸三鈣分散，再溶解PLA，這樣可以使PLA和羥基磷灰石以及β-磷酸三鈣均勻混合，避免固體顆粒團聚而堵塞打印頭。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。

實施例1：

實施例1可用于FDM 3D打印機型的生物骨線材制造方法包括：

按重量計，稱取70％的PLA作為粘結劑，15％的生物級納米羥基磷灰石和15％的生物級納米β-磷酸三鈣作為人工骨誘導修復基質；

采用氯仿將羥基磷灰石和β-磷酸三鈣分散，超聲1h，得到分散液A；

采用機械攪拌的方法，將PLA溶解到分散液A中，攪拌時間為1h，得到混合物B；

將上述混合物B通過烘干除去多余溶劑，得到塊體的混合物B；

將塊體的混合物B用雙螺桿擠出機擠出成直徑1.75毫米的線材，擠出速率為400r/min，擠出溫度為200攝氏度，擠出的線材長度為50米，該線材即為可用于FDM 3D打印機型的生物骨線材。

將得到的線材插到FDM 3D打印機型的送料口，輸入骨頭STL模型，用軟件切片生成自動打印路徑。設置打印溫度為215℃，填充密度為100％，切片層厚是0.2mm，點擊開始打印按鈕，等待打印完畢，就得到最終的骨頭修復模型。

實施例2：

按重量計，稱取50％的PLA作為粘結劑，15％的生物級納米羥基磷灰石和35％的生物級納米β-磷酸三鈣作為人工骨誘導修復基質；

采用1,4二氧六環將羥基磷灰石和β-磷酸三鈣分散，超聲1h，得到分散液A；