[發明專利]一種3D打印可切削生物陶瓷支架及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110148616.3
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112960988A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 陳振華;張影;陳洋;徐秀;黃玲;王彬;劉啟省;張東剛
• 申請（專利權）人: 煙臺正海生物科技股份有限公司
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/447;C04B35/22;C04B35/20;C04B35/16;C04B35/622;A61L27/10;A61L27/12
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 王春霞

本發明公開了一種3D打印可切削生物陶瓷支架及其制備方法與應用。所述3D打印可切削生物陶瓷支架由生物陶瓷制成，具有三維多孔結構，孔隙率為30％～70％；具有可切削性能。本發明通過采用微米級的大尺寸陶瓷粉體進行3D打印，并將陶瓷粉的粒徑分布控制在較窄的范圍內，并采用逐層固化的方式進行3D打印，從而使制備的陶瓷支架在可切削的同時也具有一定的力學強度，保證切削過程中主體結構不發生碎裂，同時保證修復過程的空間支撐效果。本發明通過3D打印工藝可制備出復雜、精密的三維多孔生物陶瓷支架結構，為細胞和骨組織的長入提供空間，在結構上有利于成骨和血管化，可以促進骨缺損的再生修復。

技術領域

本發明涉及一種3D打印可切削生物陶瓷支架及其制備方法與應用，屬于生物醫用材料領域。

背景技術

骨缺損是一類常見的臨床疾病，缺損尺寸過大時無法通過自身完成修復，通過植入骨修復材料，可提供細胞爬行和組織生長的三維環境，促進骨組織的再生。臨床上骨缺損的形狀和結構大多是不規則的，很難通過具有固定形狀的骨修復材料進行填充，針對這一問題，臨床上常用的產品類型和解決手段主要有以下幾種：

(1)顆粒型骨修復材料。可采用尺寸較小的顆粒型材料對結構不規則的骨缺損區域進行填充。但顆粒型的骨修復材料難以固定，在填充入缺損區域后容易出現移動、漏出等問題，影響成骨空間的穩定性，繼而造成修復的失敗的風險。(2)可注射骨修復材料。自固化類骨修復材料通常由固、液兩相組成，在混合初期具有一定的可注射型，可被注射入復雜結構骨缺損區域。此類材料在固化反應完成后會形成密實的固體，幾乎沒有孔隙，會影響新生組織和細胞的長入，使骨修復能力受到限制。(3)可塑性骨修復材料。此類產品成分多為高分子類材料或高分子與無機顆粒的復合材料，通常具有海綿狀結構，具有非常好的可塑性，可被用于不規則形狀骨缺損的填塞。但存在降解過快的風險，難以匹配骨組織的生長速度。(4)3D打印制備個性化定制體。將3D打印制造方法與醫學影像三維重建技術相結合，可以實現3D打印個性化定制骨植入物的設計和生產，使植入物可以最大化的匹配患者病灶結構，極大的改善臨床效果。但制造過程需要有配套的醫學影像設備和三維重建軟件，并經過影像掃描、數據重建、植入物結構設計、生產制造、臨床使用等一系列過程才能實現，不僅對醫療機構的基礎設施和技術能力有很高的要求，還會增加病患的治療周期和治療成本。

按照具有固定的形狀和貫通多孔結構的三維模型，以3D打印工藝實現骨植入物的批量化生產，可以大幅降低產品的供貨周期和生產成本，而且具有可切削行的骨植入物，醫生在臨床使用時可以根據缺損形狀將產品切削后植入，能夠保證骨植入物的臨床效果。因此，開發一種3D打印可切削生物陶瓷支架具有非常高的臨床價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種3D打印可切削生物陶瓷支架，其具有三維多孔結構，包括宏孔和微孔，具有可切削性能，可通過手術刀、咬骨鉗或牙科手機等進行切削，且切削過程中主體結構不發生碎裂，能夠保證修復過程的空間支撐效果。

本發明所提供的3D打印可切削生物陶瓷支架，由生物陶瓷制成；

所述生物陶瓷支架具有三維多孔結構，孔隙率為30％～70％，如31％～68％、31％、46％、54％、61％或68％；

所述三維多孔結構包括交錯的宏孔和微孔，其中，宏孔的孔徑為10～800μm，如10～700μm、10～710μm、10～760μm、10～780μm或10～800μm；微孔的孔徑為0.01～10μm。

本發明采用的生物陶瓷為磷酸鹽陶瓷和/或硅酸鹽陶瓷；

所述磷酸鹽陶瓷包括但不限于羥基磷灰石、硅磷灰石、鍶磷灰石、硒磷灰石、β-磷酸三鈣、α-磷酸三鈣、磷酸四鈣、磷酸鈣鎂和磷酸鎂中的一種或多種；

所述硅酸鹽陶瓷包括但不限于硅酸鈣、白硅鈣石、鎂黃長石、透輝石和硅酸鎂鋰中的一種或多種。

本發明還提供了3D打印可切削生物陶瓷支架的制備方法，包括如下步驟：