[發(fā)明專利]一種生物陶瓷表面涂覆活性有機(jī)物植入體的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110472624.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN113577384A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈理達(dá);張寒旭;梁繪昕;焦晨;何志靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): A61L27/34
• 分類號(hào): A61L27/34;A61L27/10;A61L27/12;A61L27/30;A61L27/32;A61L27/56;A61L27/58;A61L31/02;A61L31/08;A61L31/10;A61L31/14;B33Y70/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開了一種生物陶瓷表面涂覆活性有機(jī)物植入體的制備方法，屬于醫(yī)工結(jié)合領(lǐng)域，采用所述制備方法得到的植入物支架既保留了陶瓷材料優(yōu)異的力學(xué)性能，表面涂層又能有效改善植入物的生物活性。本發(fā)明包括以下步驟：利用3D打印的方式制備陶瓷坯體，利用陶瓷坯體表面未固化的陶瓷漿料，在表面粘附能夠誘導(dǎo)組織生長的材料，然后在紫外光下進(jìn)行二次固化，得到帶有涂層的支架坯體，支架坯體經(jīng)過脫脂和燒結(jié)，最終得到具有機(jī)械強(qiáng)度的陶瓷支架，而后將提前預(yù)制好的生物活性材料涂覆在支架表面，使用紫外光進(jìn)行固化，最終得到具有多孔結(jié)構(gòu)的醫(yī)學(xué)植入物支架。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)工結(jié)合領(lǐng)域，具體涉及一種生物陶瓷表面涂覆活性有機(jī)物植入體的制備方法。

技術(shù)背景

近年來，3D打印技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，在各行各業(yè)都能看到它的身影。將3D 打印技術(shù)應(yīng)用于骨修復(fù)，可以規(guī)避傳統(tǒng)骨移植存在的一些弊端，并帶來一系列可以用作骨缺損修復(fù)的材料。例如金屬材料、生物陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料等等。這些材料利用3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制，能夠很好的匹配生物骨的形態(tài)。另外利用3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)，如多孔結(jié)構(gòu)，這有利于養(yǎng)分的運(yùn)輸和細(xì)胞組織的生長，對(duì)骨修復(fù)具有重要意義。

雖然這些材料能夠達(dá)到作為骨缺損修復(fù)某些方面的要求，在其他方面卻存在缺陷。金屬材料有著卓越的力學(xué)性能，能夠承擔(dān)較大的力，但作為植入物其生物相容性較差，長期處于人體體液環(huán)境會(huì)出現(xiàn)腐蝕，金屬離子析出等問題，對(duì)人體造成損害。另外金屬彈性模量無法與人骨相匹配，容易導(dǎo)致應(yīng)力屏蔽，造成植入物松動(dòng)。在高分子材料中應(yīng)用較為廣泛的PLA(聚乳酸)，GelMA(甲基丙烯酸酰化水凝膠)，HA(殼聚糖)，透明質(zhì)酸等具有良好的生物降解性能。遺憾的是，過快的降解速率、較低的強(qiáng)度限制了它的在骨骼修復(fù)領(lǐng)域的使用。

生物陶瓷是一種常用的結(jié)構(gòu)陶瓷，力學(xué)性能優(yōu)良，具有耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性，目前常用的生物陶瓷有氧化鋯，硅酸鈣，磷酸三鈣，羥基磷灰石，因?yàn)榫哂辛己玫纳锵嗳菪裕谏飳W(xué)和醫(yī)學(xué)上廣泛應(yīng)用。然而，相較于有機(jī)物的植入物，生物陶瓷的生物活性相對(duì)較低。而具有良好生物活性的有機(jī)物植入物材料往往可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞生長入有機(jī)物中，在骨植入的過程中，有機(jī)物可以模擬軟骨組織，從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)仿生骨。

此外，相較于傳統(tǒng)的制造方法，3D打印技術(shù)有著生產(chǎn)快速，個(gè)性化定制的優(yōu)點(diǎn)；光固化成型技術(shù)是目前最為常見的陶瓷3D打印技術(shù)。通過計(jì)算機(jī)繪制三維模型實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并且針對(duì)生物植入物內(nèi)部所需的多孔結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)孔隙大小和孔隙率的設(shè)計(jì)。復(fù)雜的多孔結(jié)構(gòu)可以滿足組織的再生。該技術(shù)將光敏樹脂和陶瓷粉體進(jìn)行混合，利用在特定光波下固化的特性，實(shí)現(xiàn)打印復(fù)雜的多孔結(jié)構(gòu)，經(jīng)過后續(xù)的脫脂和燒結(jié)得到具有機(jī)械強(qiáng)度的支架。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種生物陶瓷表面涂覆活性有機(jī)物植入體的制備方法，采用所述制備方法得到的植入物支架既保留了陶瓷材料優(yōu)異的力學(xué)性能，表面涂層又能有效改善植入物的生物活性。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種生物陶瓷表面涂覆活性有機(jī)物植入體的制備方法，包括以下步驟：利用 3D打印的方式制備陶瓷坯體，利用陶瓷坯體表面未固化的陶瓷漿料，在表面粘附能夠誘導(dǎo)組織生長的材料，然后在紫外光下進(jìn)行二次固化，得到帶有涂層的支架坯體，支架坯體經(jīng)過脫脂和燒結(jié)，最終得到具有機(jī)械強(qiáng)度的陶瓷支架，而后將提前預(yù)制好的生物活性材料涂覆在支架表面，使用紫外光進(jìn)行固化，最終得到具有多孔結(jié)構(gòu)的醫(yī)學(xué)植入物支架。

以上所述方法具體包括以下步驟：

步驟1、建模：使用三維軟件繪制多孔支架的三維模型，保存的格式為.STL；

步驟2、漿料制備：將光敏樹脂、生物活性陶瓷、分散劑進(jìn)行混合，瓷粉末和樹脂的質(zhì)量比為(1～4)：1，分散劑的質(zhì)量為漿料總質(zhì)量的1～3％，攪拌速率為1000-1200rpm下真空攪拌30分鐘至均勻；