[發(fā)明專利]一種3D打印復(fù)合磁性煅自然銅支架的制備方法及其應(yīng)用

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• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN110946677A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王聃;侯婧霞;朱圓;錢薇薇;戚樹揚;吳麗;陳志鵬;李偉東
• 申請（專利權(quán)）人: 南京中醫(yī)藥大學(xué)
• 主分類號: A61F2/28
• 分類號: A61F2/28
• 代理公司: 北京精金石知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11470
• 代理人: 強紅剛

本發(fā)明公開了一種3D打印復(fù)合磁性煅自然銅支架的制備方法。首先是3D打印漿料的制備，然后使用magics軟件設(shè)計支架的形狀及大小，最后采用DLP光固化增材制造成型技術(shù)制成3D打印復(fù)合磁性煅自然銅支架。本發(fā)明的3D打印復(fù)合磁性煅自然銅支架具備一定的力學(xué)強度、良好的孔隙率和生物相容性，植入骨缺損部位可實現(xiàn)支架的降解和藥物的緩慢釋放，煅自然銅粉的磁性作用有助于成骨細胞在骨缺損部位堆積，促進新骨長成，從而有助于骨缺損快速修復(fù)和愈合，從而起到原位給藥、緩釋長效的治療效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種3D打印復(fù)合磁性煅自然銅支架的制備方法及其在骨缺損修復(fù)醫(yī)療中的應(yīng)用，屬于中藥新技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

骨缺損是指骨結(jié)構(gòu)完整性被破壞，主要是由于創(chuàng)傷、感染、腫瘤、骨髓炎手術(shù)清創(chuàng)等引起。骨缺損自體愈合緩慢，大面積的骨缺損難以自行愈合，需依靠藥物或其他干預(yù)才可修復(fù)，嚴(yán)重影響病人的生活質(zhì)量。目前骨移植是臨床上治療骨缺損的主要手段，骨移植包括自體骨移植和異體骨移植。自體骨移植需從病人自身取骨，二次手術(shù)增加病人痛苦，而且骨量有限。異體骨移植，如豬骨、牛骨、羊骨等，但易引起免疫排斥反應(yīng)。治愈大斷骨缺損一直是骨科的難題和研究熱點，有效提高移植物的成骨性能，減少自體骨用量，是目前迫切需要解決的難題。目前，骨組織工程學(xué)和3D打印技術(shù)的出現(xiàn)為骨缺損的治療提供了一種新的策略。

3D打印技術(shù)是以計算機數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運用各種材料來構(gòu)造物體的技術(shù)，可以達到快速成型的目的，是目前臨床上使用較多的藥物復(fù)合材料成型方式之一，給生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域帶來了巨大的發(fā)展和創(chuàng)新，已廣泛運用于組織工程和牙科等領(lǐng)域。運用于骨組織工程支架的材料主要包括天然高分子材料、合成高分子材料、醫(yī)用生物陶瓷材料、生物醫(yī)用金屬材料及其他新型材料。其中醫(yī)用生物陶瓷材料因其具有一定的力學(xué)強度和孔隙率，具有與人體骨相似的物理特征而備受研究者的青睞，最常用的醫(yī)用生物陶瓷材料包括β-磷酸三鈣(β-TCP)和羥基磷灰石(HA)，兩者雖然都具有良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，但HA由于降解速度較慢，所以我們選擇β-TCP作為3D打印支架材料。常用的打印技術(shù)工藝有熔融沉積技術(shù)(FDM)、立體光固化成型技術(shù)(SLA)、激光燒結(jié)快速成型技術(shù)(SLS)、選擇性激光熔覆技術(shù)(SLM)和數(shù)字光處理技術(shù)(DLP)等。本發(fā)明選用DLP技術(shù)。DLP是面曝光的成形方式，成形速度不受截面尺寸的影響，可以用簡便的方法打印出截面復(fù)雜的支架結(jié)構(gòu)。但DLP技術(shù)也存在一定的局限性，由于打印時的固化特性和粘度限制，制備的漿料往往固含量較低，在脫脂和燒結(jié)過程中坯體尺寸收縮明顯。因此，必須嚴(yán)格控制漿料的粘度以及脫脂、燒結(jié)過程，避免坯體脫脂時開裂崩塌。因此本發(fā)明在制備漿料時加入聚丙烯酸鈉作為分散劑，主要是為了降低漿料粘度。在脫脂燒結(jié)過程中依據(jù)熱重/差示掃描量熱法分析設(shè)置脫脂燒結(jié)溫度曲線。克服了支架開裂崩塌的現(xiàn)象，使其具備一定的力學(xué)強度，從而提高了打印效率和質(zhì)量。

自然銅是中醫(yī)骨傷科常用藥物之一，主含F(xiàn)eS₂，具有散瘀止痛、續(xù)筋接骨之功效。經(jīng)煅淬后成為煅自然銅，與生品相比，煅自然銅中對骨折有益的元素Fe、Mg、Zn、Cu、Mn的含量增加，而有害元素As和Hg的含量降低。此外，煅自然銅相較于生品，具有很強的磁性。中醫(yī)認(rèn)為,骨折愈合可分為活血化瘀、和血生新、溫補肝腎三期。磁做為中藥，主要歸屬于肝、腎二經(jīng)。其具有活血化瘀、消腫止痛的功效。早在南北朝時期，醫(yī)學(xué)家陶弘景在《名醫(yī)別錄》中就提出磁石可強筋骨、利關(guān)節(jié)。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為磁場有多種生物學(xué)效應(yīng),可以改善微循壞、擴張血管、加快血流速度及促進水腫吸收等作用。具有磁性的煅自然銅在磁場的作用下可以促進骨折的愈合，加快患者骨缺損的修復(fù)，作用機理可能為使對骨折有益的金屬元素快速聚集到骨缺損部位，提供更多骨折愈合所必須的多種微量元素，促進膠原纖維形成和鈣磷沉積，增強堿性磷酸酶(ALP)活性。此外，磁場可以改善骨折局部微循環(huán)，影響成骨細胞周圍環(huán)境，刺激多種骨生長因子的產(chǎn)生，加快鈣磷沉積。因此，本發(fā)明選用具有磁性的煅自然銅作為藥物與良好的骨修復(fù)材料β-磷酸三鈣通過3D打印技術(shù)制制備成支架來修復(fù)骨缺損。

發(fā)明內(nèi)容