[發明專利]一種基于3D打印的多孔聚氨酯支架

在審

• 申請號: 202011424244.4
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112545710A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 王忠山;李雪健;馮志宏;劉茜;趙銥民
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍軍醫大學
• 主分類號: A61F2/18
• 分類號: A61F2/18;A61F2/28
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種基于3D打印的多孔聚氨酯支架，所述支架由β?TCP粉末和聚氨酯顆粒通過快速成型技術形成。按照如下步驟：(1)搭建聚氨酯/β?TCP增材制造系統；(2)進行聚氨酯/β?TCP支架打印耗材的制備；(3)3D打印多孔聚氨酯支架。本發明的支架材料用不可降解材料作為內支撐材料，不僅可以構建形態更加完美的軟骨組織，還能減少對種子細胞數目的要求。

技術領域

本發明屬于3D打印的技術領域，利用3D打印技術個性化制造聚氨酯/β-TCP新型半降解復合材料耳廓支架，結合干細胞技術，在軟骨脫細胞基質作用下，實現耳廓軟骨再生。

背景技術

目前臨床上耳廓修復方法包括贗復體修復(義耳)和外科手術。贗復體修復簡單快速，價格低廉。但是存在仿真效果差、材料老化變色、固位困難等問。外科手術植入物有人工假體和自體肋軟骨兩種，對于這兩種手術方法一直存在爭議。人工假體的優點是植入體為預定形態，縮短了手術時間；主要缺點是與皮膚組織結合較差，易導致假體外露及感染的發生。自體肋軟骨是應用最為廣泛并作為全耳重建的首選材料，但是再造耳外形與對側耳廓不一致，嚴重依賴整形醫生的個人技術水平，手術操作時間長，以及患者胸廓損傷畸形是自體肋軟骨移植的缺點。

隨著再生醫學技術的飛速發展，組織工程耳廓軟骨的研究成為替代上述耳廓重建可能的方法。以往的研究者在裸鼠體內或是通過體外培養的方法，構建了具有耳廓形態的組織工程軟骨，比如90年代國外實驗室培育的“人耳鼠”一度引起世界生物學界和醫學界的轟動，但其有明顯的缺點：①利用人工合成的可吸收性的外源性的支架材料，其不能精確控制降解速率，隨著時間的延長都或多或少發生了變形；②支架材料的酸性降解產物易導致較嚴重的炎癥反應，而且動物模型采用的是缺乏正常免疫力的裸鼠動物模型，缺乏在具有正常免疫力的大動物身上安全應用的實驗數據支持。實際上，國內外至今還沒有合適的組織工程耳廓軟骨，能夠替代正常耳廓軟骨的彈性和形狀。因此，要解決上述幾種耳廓重建方法的缺點，構建精確形態并且不隨時間而變形的耳廓軟骨，加快組織工程向臨床應用轉化需要新的思路與方法。

目前大部分研究學者多采用將干細胞體外分化為軟骨后，種植于載體材料之上構建組織工程軟骨。根據國內外文獻的報道,發現體外誘導分化的干細胞易在體外形成軟骨結節,不易進行分離,即使勉強分離后細胞活性嚴重下降；而且因為未分化脂肪干細胞的優勢生長作用而抑制了分化后軟骨細胞的增殖能力,乃至凋亡,加之種植于支架載體后細胞外微環境的劇烈改變、繁瑣的操作過程增加了細胞污染的幾率等諸多原因,使得軟骨再生的效果很不理想。

發明內容

本發明公開了一種多孔聚氨酯支架及其用途，由多孔聚氨酯和β-TCP(β-磷酸三鈣)組成的支架，本發明采用不可降解材料作為內支撐材料，不僅可以構建形態更加完美的軟骨組織，還能減少對種子細胞數目的要求。本發明請求保護的是一種基于3D打印的多孔聚氨酯支架，不保護這種支架用于疾病的診斷和治療的方法。

一種基于3D打印的多孔聚氨酯支架，所述支架由β-TCP粉末和聚氨酯顆粒通過快速成型技術形成。

按照如下步驟：

(1)搭建聚氨酯/β-TCP增材制造系統；

(2)進行聚氨酯/β-TCP支架打印耗材的制備；

(3)3D打印多孔聚氨酯支架。

步驟(2)：通過對β-TCP表面修飾的方法，提升β-磷酸三鈣的分散性；將β-TCP粉末和聚氨酯顆粒在混料機內以一定比例共混，制備出聚氨酯/β-TCP打印耗材。

一種多孔聚氨酯支架的用途：

所述多孔聚氨酯支架用于作為人耳廓形態支架。

所述多孔聚氨酯支架的制備方法，以頭顱的三維CT掃描技術為基礎，進行顱面部三維重建，然后以健側的耳廓軟骨為模板，將其鏡像翻轉至缺損側，在計算機重建軟件內調整后，導出三維重建數據，然后將打印耗材熱熔后，在快速成型機內精確成型具有人耳廓形態的多孔聚氨酯支架。