[發明專利]一種梯度密度支架材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110907535.7
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113599575B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 張海光;王玉萍;胡慶夕;王國印
• 申請（專利權）人: 上海大學;上海藍衍生物科技有限公司
• 主分類號: A61L27/18
• 分類號: A61L27/18;A61L27/16;A61L27/22;A61L27/20;A61L27/24;A61L27/12;A61L27/10;A61L27/02;A61L27/50;A61L27/54;B33Y70/10;B33Y80/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王苗苗

本發明屬于生物制造技術領域，特別涉及一種梯度密度支架材料及其制備方法和應用。本發明提供的梯度密度支架材料的制備方法，包括以下步驟：將有機質、無機質和有機溶劑混合，得到A液；提供殼聚糖?乙酸水溶液為B液；將所述A液和B液動態混合，將所得的動態混合液進行增材打印，得到所述梯度密度支架；所述動態混合為：將A液和B液按照不同的擠出速率擠出混合，得到動態混合液。在本發明中，有機質有利于提高支架材料的彈性和生物活性；無機質和殼聚糖有利于提高支架材料的硬度和力學性能；本發明分別配制不同支架組成溶液，然后采用不同的擠出速率動態混合A液和B液，增材打印得到梯度密度支架材料。

技術領域

本發明屬于增材制造技術領域，特別涉及一種梯度密度支架材料及其制備方法和應用。

背景技術

天然骨是一種具有梯度結構的納米級多孔復合材料，主要成分是羥基磷灰石和膠原，外層是起支撐作用的密質骨，逐漸向內過渡至松質骨，材料成分也由無機物逐漸過渡為有機物，即主要成分羥基磷灰石逐漸減少，膠原纖維逐漸增加。目前針對于骨缺損修復的解決方法有骨移植或者骨植入，利用合成復合材料制備多孔組織工程支架是實現骨缺損修復的有效手段。

組織工程骨支架的傳統制作方法主要有靜電紡絲、鹽浸、模具壓縮和乳化冷凍/冷凍干燥，但多采用組成均勻、單一的合成復合材料制備，成分和濃度基本保持不變，無法滿足人體骨在結構和成分上的漸變可控要求，作為骨修復材料時與天然骨配合不佳、應力分配不均；且支架內部微觀結構的互連性難以控制，難還原天然骨組織結構，綜合性能難以滿足要求，很難還原天然骨功能。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種梯度密度支架材料及其制備方法，采用本發明提供的制備方法得到的梯度密度支架材料具有梯度密度的特點，實現了支架材料由外向內宏觀結構為密質骨向松質骨的梯度變化，微觀結構更接近天然骨，滿足支架材料與天然骨匹配需求。

為了實現上述發明的目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種梯度密度支架材料的制備方法，包括以下步驟：

將有機質、無機質和有機溶劑混合，得到A液；所述有機質包括聚己內酯、聚乙烯醇、聚乳酸、明膠、海藻酸鈉、膠原和纖維蛋白中的一種或多種；所述無機質包括羥基磷灰石、磷酸鈣、三聚磷酸鈣、生物活性玻璃和硅酸鈣中的一種或多種；

提供殼聚糖-乙酸水溶液為B液；

將所述A液和B液動態混合，將所得的動態混合液進行增材打印，得到所述梯度密度支架；

所述動態混合為：將A液和B液按照不同的擠出速率擠出混合，得到動態混合液。

優選的，所述A液中有機質的質量與有機溶劑的體積的比為0.8～0.9g/mL。

優選的，所述A液中無機質的質量與有機溶劑的體積的比為0.05～0.2g/mL。

優選的，所述殼聚糖-乙酸水溶液中乙酸和水的體積比為(1～2)：(8～9)；

所述B液中殼聚糖的質量與乙酸水溶液的體積的比為0.1～0.15g/mL。

優選的，所述增材打印中，按照梯度密度支架的密度由高向低的方向，A液的擠出速率降低。

優選的，所述增材打印的打印速度為5～18mm/s。

本發明還提供了上述技術方案所述制備方法得到的梯度密度支架材料，所述梯度密度支架材料的密度漸變。

優選的，所述梯度密度支架材料的孔隙由密到疏或由疏到密。

本發明還提供了上述技術方案所述梯度密度支架材料在制備骨缺損修復材料中的應用。