[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

本發明屬于生物醫療材料和增材制造領域，涉及一種降解性能及強度可控的生物復合陶瓷支架及其制備方法，該方法包括：S1.取羥基磷灰石粉末、β?磷酸鈣粉末和微米級的生物玻璃粉末，總質量為m；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，充分混合得到溶劑；S2.將三種粉末分次加入溶劑中攪拌、真空球磨后得到打印漿料；S3.利用打印漿料進行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。本發明能夠得到力學性能和降解性能優異的復合生物陶瓷，可應用于骨組織工程技術。

技術領域

本發明屬于生物醫療材料和增材制造領域，涉及一種降解性能及強度可控的生物復合陶瓷支架及其制備方法，更具體地，涉及一種基于光固化成形復雜多孔點陣結構的可降解生物復合陶瓷支架及其制備方法。

背景技術

我國人口老齡化和交通事故多發、骨腫瘤等疾病造成的人體骨組織缺損、骨丟失、骨折以及骨質疏松癥等骨骼疾病引起了人們的極大關注。骨科疾病致殘率高，導致患者生活質量下降，乃至勞動力喪失。患者常需行植入物手術以恢復受損功能。目前臨床使用的可降解植入物不具備復雜精細的仿生結構與個性化外形，且存在生物降解與組織再生速率不匹配的難題，難以滿足快速增長的臨床需求。而且目前的增材制造植入物無法達到同時成形不同孔徑大小的復雜結構，無法同時滿足骨缺損部位成骨成血管的需要，本專利為克服以上難題提供了可行方法。

陶瓷材料特別是生物活性陶瓷材料憑借著生物相容性好，與人體骨骼成分相近，力學強度好等優點，在骨組織工程中有著很多的應用，其中主要包括磷酸鈣類陶瓷、生物玻璃和硅酸鈣類陶瓷等，但是，單一組分的陶瓷材料降解性能和力學性能不能良好的匹配，而且人體骨骼的復雜內部結構和骨移植外形的個性化使得傳統的方法難以很好的制作出相應的人工支架。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種降解性能及強度可控的生物復合陶瓷支架及其制備方法，其目的在于，通過3D打印及光固化技術來實現復雜內部貫通結構和特定外形陶瓷支架的成形，且通過復合三相陶瓷，通過調節組分、比例、結構、燒結工藝等來制備可控降解的復合陶瓷支架，由此解決了骨支架難以使用傳統技術成形及降解、力學性能不能良好綜合的技術問題。

為了實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了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，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％-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；

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；