[發明專利]一種作為骨修復生物材料3D打印支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201711312219.5
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN107802884B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 李偉東;陸金蘭;陳志鵬;吳麗;劉玲;朱星宇
• 申請（專利權）人: 南京中醫藥大學
• 主分類號: A61L27/02
• 分類號: A61L27/02;A61L27/12;A61L27/16;A61L27/20;A61L27/50;A61L27/54;A61L27/58;A61L31/02;A61L31/04;A61L31/14;A61L31/16
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 嚴令耕

本發明公開了一種β?磷酸三鈣與煅自然銅的3D打印支架，用于骨缺損修復，以質量百分比來算：β?磷酸三鈣55％?80％，煅自然銅10％?30％，聚丙烯酸鈉2％?10％、羥甲基丙基纖維素2％?10％，聚丙烯酸鈉是高分子聚合物，分子量為100?1000萬，上述4種原料的質量百分比之和為100％。本發明的復合物可以加工成骨缺損填充物、三維支架、骨螺釘、骨棒、骨修復融合器等，具有良好的生物相容性、可在人體中吸收降解，避免二次手術及植入物的副作用，并且具有骨傳導和骨誘導作用，促進骨組織再生，促進骨的愈合。

技術領域

本發明涉及一種β-磷酸三鈣與煅自然銅復合物的3D打印支架及其在骨修復醫療零件中的作用，屬于中藥新技術領域。

背景技術

骨缺損由于損傷、腫瘤、感染以及切除手術等疾病導致骨結構完整性被破壞，在臨床上較為常見。人體骨骼具有重建和自我修復的功能，但對于較大骨缺損時，很難自行愈合，這時就需要進行人工干預，如骨移植、骨搬運技術、人工骨、組織工程學骨等。其中組織工程學骨，其核心三要素是支架材料、種子細胞和細胞生物調節因子，此方法療效甚佳，但具有成本高，操作繁瑣等缺點。β-TCP的3D打印支架屬于人工骨范疇，β-TCP主要成分為由鈣、磷，它的成分與骨中無機成分相似，能夠很好與骨結合，植入體內后無不良反應，生物相容性良好；β-TCP支架具有三維立體多孔結構,增大了表面積，利于細胞長入及其增殖分化，其修復主要體現在骨傳導方面；β-TCP支架的一定的力學強度，植入后可以填充缺損部位，防止組織坍塌，保持骨的完整性，為新生骨細胞及骨組織提供可依附的位置。并且β-TCP在體液中能夠發生降解，植入人體的β-磷酸三鈣隨時間逐漸溶解消失，其中的鈣、磷成分可以部分被人體吸收，利于骨缺損逐漸形成新骨。β-TCP在臨床應用效果良好且形式多樣，可應用于四肢創傷修復、口腔頜面等方面，一直備受到醫學界的歡迎。

3D打印技術是基于離散/堆積原理，以空間數據為模型，運用3D打印設備將支架材料粉末自下而上地逐層打印出模型的每一層“薄片”，最后積累疊加成形出三維的實體零件。這種特殊的制造技術不需要傳統的刀具或模具，只需通過計算機軟件設計，便可打印出傳統工藝難以制造的各種復雜結構。β-TCP單組分材料用于支架的制作，成分單一，剛性和脆性等物理性質不佳，難以任意加工成所需的空間結構，并且具有降解速度慢等缺點，因此β-TCP需要與其他生物材料復合，揚長避短，提升物理性能，增加其骨修復適用性。目前用于骨修復材料常用的3D打印材料包括磷酸三鈣復合物(TCP)、聚乳酸(PLA)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯(PETG)、聚己內酯(PLC)、磷酸鈣骨水泥(CPC)、羥基磷灰石(HA)等，各種支架材料及其復合物支架材料都具有一定的成骨作用。本發明選用聚丙烯酸鈉、羥甲基丙基纖維素，其中聚丙烯酸鈉相對分子質量約10⁶-10⁷，水溶性好，低量的添加可產生高黏度，且產品黏度受環境溫度的影響較小。將聚丙烯酸鈉、β-TCP、羥甲基丙基纖維素以及水配制成打印漿料時，羥甲基丙基纖維素作為粘合劑加入到漿料中，聚丙烯酸鈉作為分散劑可使不溶性組分均勻懸浮于體系中，使支架高溫灼燒過程中各成分均勻分散，形成的支架各部分質地均勻，整體性良好。