[發明專利]一種可誘導生物活性3D打印陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 202011460720.8
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112552035A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 張旗;張鐵;蔡林;蔡志祥;閆飛飛;胡麗
• 申請（專利權）人: 湖北聯結生物材料有限公司
• 主分類號: C04B35/22
• 分類號: C04B35/22;C04B35/622;C04B35/634;C04B35/638;C04B35/64;C04B38/00;C04B41/85;B28B1/00;B33Y10/00;B33Y70/10;A61L27/10;A61L27/36;A61L27/50;A61L27
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李欣榮

本發明屬于生物醫用材料技術領域，公開了一種可誘導生物活性3D打印陶瓷，通過將多孔3D打印硅酸鈣陶瓷支架浸漬硫酸鈣基修復漿液中，再進行固化、冷凍干燥而成；其中多孔3D打印硅酸鈣陶瓷支架以硅酸鈣粉料和光敏樹脂預混液配制陶瓷漿料，再根據設計模型進行經光固化3D打印、脫脂燒結而成。本發明所得生物陶瓷具有良好的生物活性、降解性能和成骨性能，可實現個性化定制，滿足病人的各種需求。

技術領域

本發明屬于生物醫用材料技術領域，具體涉及一種可誘導生物活性3D打印陶瓷及其制備方法。

背景技術

3D打印作為新興的制造技術，經過近些年的迅速發展，運用到了各行各業，由于其獨特的成型優勢，在醫療行業有著不可替代的地位。其中選擇性激光燒結(SLS)技術已經運用在金屬醫療器械的制造成型上，在治療效果上顯示出較傳統工藝更為滿意的結果。常用的3D打印技術還有熔融沉積成型(FDM)和立體光刻(SLA)技術，其中SLA具有更高的精度，能夠完成更為復雜的模型打印。

傳統的生物陶瓷材料的主要成分為磷酸鈣和羥基磷灰石，該類陶瓷具有較好的生物相容性和力學性能，但是降解性能很差，植入體內后難以降解；且無生物活性，阻礙新骨的形成。現有3D打印陶瓷的研究中，研究者通常通過增加材料的孔隙率來加快材料的降解速度和成骨性能，但是結果往往不太理想。因此，開發一種兼具良好降解性能和生物活性的生物陶瓷具有重要的研究和應用意義。

發明內容

本發明的主要目的在于針對現有技術存在的不足，提供一種可誘導生物活性3D打印陶瓷，它具有良好的生物活性、降解性能和成骨性能，可實現個性化定制，滿足病人的各種需求，且涉及的制備方法簡單，適合推廣應用。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

一種可誘導生物活性3D打印陶瓷，通過將多孔3D打印硅酸鈣陶瓷支架浸漬于硫酸鈣基修復漿液中，進行固化、冷凍干燥而成；其中3D打印硅酸鈣陶瓷支架以硅酸鈣粉料和光敏樹脂預混液配制陶瓷漿料，再根據模型設計進行光固化3D打印、脫脂燒結而成。

優選的，固化、冷凍干燥前進一步向填充硫酸鈣基修復漿液的多孔3D打印硅酸鈣陶瓷支架中引入脫鈣骨基質。

上述方案中，所述多孔3D打印硅酸鈣陶瓷支架含有大孔和小孔結構，其中小孔尺寸為400～1000μm，大孔尺寸為2mm以上。

上述方案中，所述多孔3D打印硅酸鈣陶瓷支架的孔隙率為20～75％。

上述方案中，所述硫酸鈣基修復漿液為硫酸鈣基修復組分的水基漿液其中硫酸鈣基修復組分與水的固液比為1g:0.23～0.50mL。

上述方案中，所述硫酸鈣基修復組分為半水硫酸鈣或其與功能性組分的復合物；其中半水硫酸鈣的含量為95～99.9wt％。

上述方案中，所述功能性組分為抗生素、去鐵胺、鎂鹽或鍶鹽。

上述方案中，所述脫鈣骨基質的粒徑為100～900μm；硅酸鈣的粒徑＜10μm。

上述方案中，所述光敏樹脂預混液中各組分及其所占重量份數包括：丙烯酸酯95～98份、光引發劑1～3份、分散劑1～4份。

上述一種可誘導生物活性3D打印陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

1)將硅酸鈣粉料添加到光敏樹脂預混液中，常壓混合均勻，得陶瓷漿料；

2)將步驟1)所得陶瓷漿料加入立體光固化成型打印機的料桶中；

3)使用三維建模軟件創建多孔模型，并導入立體光固化成型打印機中；

4)調整光固化打印參數使陶瓷漿料逐層堆積疊加成型，清洗掉未固化的漿料，得陶瓷支架素坯；

5)將所得陶瓷支架素坯置于馬弗燒中脫脂燒結，得多孔3D打印硅酸鈣陶瓷支架；