[發明專利]降解性能及強度可控的生物復合陶瓷支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201911055931.0
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110668807B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 史玉升;肖駿;蘇瑾;化帥斌;程立金;吳甲民;齊大虎;朱皓
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C04B35/447
• 分類號: C04B35/447;C04B35/622;B33Y70/10;B33Y80/00;B33Y10/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尚威;李智

1.一種降解性能及強度可控的生物復合陶瓷支架的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.粉末預處理及溶劑制備：

取醫用級生物玻璃粉末球磨獲得微米級的生物玻璃粉末；取醫用級的質量為m₁的羥基磷灰石粉末、質量為m₂的β-磷酸鈣粉末和質量為m₃的微米級的生物玻璃粉末烘干待用，m₁、m₂、m₃均為烘干后的質量，三種粉末總質量為m=m₁+m₂+m₃；其中，m₁:m₂=8:2~4:6，m₃:(m₁+m₂)=1:9~1:1；

將不同種光固化樹脂單體和/或其預聚物以預定比例混合后，加入塑化劑和質量為2%m-6%m的分散劑超聲混合，之后加入光引發劑和阻聚劑、離型劑以及潤滑劑，充分混合得到質量為m₄的溶劑，m:m₄=1:7~7:3；其中，通過采用不同降解性能的成分，能夠調節所述支架的降解性能，羥基磷灰石粉末基本不降解，生物玻璃粉末降解速率最快；通過調節組分、比例實現所述支架的可控降解；

所述光固化樹脂單體和/或其預聚物包括1,6-己二醇二丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯及其改性樹脂體系中的任意一種或者兩種以上的混合物；離型劑為丙烯酸酯改性硅油、Glide Rad 2500、Glide Rad 2300或Glide Rad 2100；

S2.光固化生物陶瓷漿料的制備：

將質量為m₁的羥基磷灰石粉末、質量為m₂的β-磷酸鈣粉末、質量為m₃的微米級的生物玻璃粉末分次加入質量為m₄的溶劑中，每次均攪拌均勻，最后得到初始漿料；

向所述初始漿料中加入球磨珠，真空球磨均勻后得到打印漿料；

S3.利用打印漿料按照預先設計的生物復合陶瓷支架多孔點陣模型進行DLP 3D打印和/或光固化，獲得生物陶瓷素坯；

S4.生物陶瓷素坯脫脂燒結獲得生物復合陶瓷支架成品。

2.如權利要求1所述的一種降解性能及強度可控的生物復合陶瓷支架的制備方法，其特征在于，步驟S1中醫用級生物玻璃粉末的球磨工藝如下：轉速300-450r/min，球料比為10:1-7:1，球磨3h-8h，球磨后過篩，獲得微米級的生物玻璃粉末。

3.如權利要求1所述的一種降解性能及強度可控的生物復合陶瓷支架的制備方法，其特征在于，步驟S3包括如下子步驟：

S31.向3D打印設備倒入打印漿料，根據打印漿料的顆粒大小和粘度，來調整鋪料厚度在75μm-250μm之間，顆粒大則厚度高，粘度高則厚度低；

S32.導入生物復合陶瓷支架的多孔點陣模型，設置基礎固化時間為30-40s，進行打印，得到生物陶瓷素坯；

S33.將生物陶瓷素坯超聲清洗；

S34.將清洗后的生物陶瓷素坯進行紫外照射二次固化。

4.如權利要求1所述的一種降解性能及強度可控的生物復合陶瓷支架的制備方法，其特征在于，步驟S4中的脫脂燒結工藝如下：

脫脂時：溫度從室溫以2℃/min-10℃/min升溫速率升溫到100℃，保溫0.5-1.5h；0.2-0.5℃/min到300-350℃，保溫0.5-1.5h；0.2-0.5℃/min到400-450℃，保溫0.5-1.5h；0.2-0.5℃/min到500-550℃，保溫0.5-1.5h；0.2-0.5℃/min到600℃，保溫0.5-3h；

燒結時：溫度從室溫或600℃以2℃/min-5℃/min升溫到900-1200℃，保溫1-3h，以2℃/min-5℃/min降到550℃，保溫0.5-1h，隨爐冷卻；燒結后即可得到復合陶瓷成品。

5.如權利要求1所述的一種降解性能及強度可控的生物復合陶瓷支架的制備方法，其特征在于，步驟S1中的三種粉末平均粒徑為1微米-10微米。