[發(fā)明專利]一種鎂合金-聚合物復(fù)合可降解生物支架的3D打印方法

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• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108478881A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀健康;田小永;李滌塵;仝站國
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: A61L27/58
• 分類號: A61L27/58;A61L27/50;A61L27/04;A61L27/18;B33Y10/00;B33Y70/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種鎂合金?聚合物復(fù)合可降解生物支架的3D打印方法，首先將可降解鎂合金材料制作成不同力學(xué)性能的不同直徑的可降解鎂合金纖維，并將可降解鎂合金纖維穿過同軸式3D打印噴頭的噴嘴；然后在同軸式3D打印噴頭的內(nèi)側(cè)熱熔腔中加入可降解聚合物材料，可降解聚合物在熔融后，將可降解鎂合金纖維和熔融后的可降解聚合物共同從噴嘴擠出，從而形成可降解鎂合金?聚合物復(fù)合增強(qiáng)纖維；最后在3D打印系統(tǒng)的控制下根據(jù)個性化設(shè)計的支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D打印，從而得到鎂合金?聚合物復(fù)合增強(qiáng)的可降解生物支架；本發(fā)明通過在可降解鎂合金纖維外表面低溫復(fù)合聚合物的方式，增強(qiáng)了所打印出的可降解生物支架的力學(xué)和結(jié)構(gòu)性能，有效控制了鎂合金的降解時間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多材料復(fù)合3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎂合金-聚合物復(fù)合可降解生物支架的3D打印方法。

背景技術(shù)

生物體內(nèi)可降解吸收材料是生物材料發(fā)展的重要方向，目前臨床應(yīng)用的生物體內(nèi)可降解吸收材料主要是聚合物和某些陶瓷材料，如聚乳酸、磷酸鈣等，但由于聚合物材料強(qiáng)度偏低、陶瓷材料的塑韌性較差限制了其廣泛使用。近年來，以生物可降解鎂合金為主要代表的具有生物可降解特性的新一代醫(yī)用金屬材料的研究受到了人們的特別關(guān)注。這類新型醫(yī)用金屬材料巧妙地利用鎂合金在人體環(huán)境中易發(fā)生腐蝕降解的特性，來實現(xiàn)金屬植入物在體內(nèi)逐漸降解直至最終消失的醫(yī)學(xué)臨床目的。此外，由于鎂合金所具有的金屬材料特性，其塑性、剛度、加工性能等都要遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)已開始臨床應(yīng)用的聚乳酸等可降解高分子材料，因而更適于在骨等硬組織修復(fù)和心血管介入支架方面的臨床應(yīng)用。

鎂合金的楊氏模量為41～45GPa，與骨的楊氏模量比較接近，與傳統(tǒng)的金屬植入物材料相比，可有效緩解應(yīng)力遮擋效應(yīng)。目前常用的金屬植入物是生物惰性材料，長期固定并留在人體組織中，有引發(fā)炎癥的隱患，而且，治愈后如需拆除則要進(jìn)行第二次手術(shù)，增加了治療費用和患者的痛苦。然而，鎂合金植入人體后降解過快，有一定弊端，如組織愈合需要一定的時間，若鎂合金降解較快，不能充分發(fā)揮其生物力學(xué)作用，導(dǎo)致組織愈合不良，甚至治療失敗；而且，鎂合金降解過快，導(dǎo)致降解過程中的產(chǎn)物在組織周圍大量聚集，不能較快被吸收，也會影響組織功能恢復(fù)。

隨著個性化3D打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的不斷推廣應(yīng)用，鎂合金假體的個性化3D打印需求越來越突出，使用傳統(tǒng)的3D打印方法無法解決鎂合金高熔點、高可燃、易爆炸的問題，有研究使用鎂合金粉末混入聚合物中進(jìn)行植入物的打印，但鎂合金做成粉末后又大大弱化了鎂合金的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，如何安全可靠、性能穩(wěn)定的使其在3D打印領(lǐng)域有更好的應(yīng)用，成為亟待解決的行業(yè)難題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種鎂合金-聚合物復(fù)合可降解生物支架的3D打印方法，通過在可降解鎂合金纖維外表面低溫復(fù)合聚合物的方式，增強(qiáng)了所打印出的可降解生物支架的力學(xué)和結(jié)構(gòu)性能，有效控制了鎂合金的降解時間。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種鎂合金-聚合物復(fù)合可降解生物支架的3D打印方法，包括以下步驟：

首先將可降解鎂合金材料制作成不同力學(xué)性能的不同直徑的可降解鎂合金纖維4，并將可降解鎂合金纖維4穿過同軸式3D打印噴頭的噴嘴3；

然后在同軸式3D打印噴頭的內(nèi)側(cè)熱熔腔7中加入可降解聚合物5材料，可降解聚合物5在熔融后，將可降解鎂合金纖維4和熔融后的可降解聚合物5共同從噴嘴3擠出，從而形成可降解鎂合金-聚合物復(fù)合增強(qiáng)纖維；

最后在3D打印系統(tǒng)的控制下根據(jù)個性化設(shè)計的支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D打印，從而得到鎂合金-聚合物復(fù)合增強(qiáng)的可降解生物支架8。

所述的同軸式3D打印噴頭為同軸式擠出打印頭，可降解鎂合金纖維4穿過同軸式擠出打印頭的中心，可降解聚合物5位于可降解鎂合金纖維4的周圍。