[發明專利]一種具有微納米級梯度仿生修飾的3D打印鈦髁突支架及其制備方法

在審

• 申請號: 202210821845.1
• 申請日: 2022-07-13
• 公開（公告）號: CN115317200A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 祝頌松;姜楠;趙奉奎;韓鵬飛
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: A61F2/30
• 分類號: A61F2/30
• 代理公司: 西安正華恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 61271
• 代理人: 黃鑫

本發明公開了一種具有微納米級梯度仿生修飾的3D打印鈦髁突支架及其制備方法，包括以下步驟：將顳下頜關節髁突的STL數據進行3D打印，然后依次經切割、去除支撐，打磨和拋光，制得3D打印鈦髁突支架；置于磷酸和過氧化氫的混合溶液中，水熱反應3?5h，降溫至室溫后，依次清洗、干燥和滅菌，制得具有微納米級仿生梯度修飾的3D打印鈦髁突支架。本發明的原材料成本低廉，加工性能好，穩定性較好，制備流程簡單易操作，能夠快速制得微納米級梯度仿生修飾的3D打印鈦髁突支架，有效解決了鈦表面生物活性低，與骨組織形成簡單的機械鎖扣連接，骨結合效果較差的問題，便于推廣使用。

技術領域

本發明涉及關節外科髁突重建技術領域，具體涉及一種具有微納米級梯度仿生修飾的3D打印鈦髁突支架及其制備方法。

背景技術

顳下頜關節退行性變將會導致髁突不可逆吸收，嚴重影響患者的口頜系統功能及面型，使用人工顳下頜關節進行髁突重建是臨床置換最有效的方法之一，然而，商品化的人工顳下頜關節髁突難以完全匹配所有患者的關節窩大小，從而導致在術中需對剩余髁突進行切除和修整，增加手術創傷，影響手術精確性，浪費手術時間。因此，一種完全匹配目的關節窩和剩余骨組織的個性化髁突具有很高的臨床價值。

金屬3D打印技術現已成熟，可以直接加工任何幾何形狀的產品，且具有制作周期短、成本低的優勢，鈦合金3D打印技術的發展為頜面外科顳下頜關節髁突的個性化制作提供了技術條件，但是，3D打印支架較差的力學性能或初始骨融合的限制了其在顳下頜關節的應用，因此，對其表面進行改性使其具有更好的機械性能及生物活性是必要的。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種具有微納米級梯度仿生修飾的3D打印鈦髁突支架及其制備方法，以解決現有技術中鈦髁突支架生物活性低和骨結合效果差的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：提供一種具有微納米級梯度仿生修飾的3D打印鈦髁突支架及其制備方法，包括以下步驟：

(1)根據顳下頜關節髁突的STL數據進行3D打印，然后依次經切割、去除支撐，打磨和拋光，制得3D打印鈦髁突支架；

(2)將步驟(1)制得3D打印鈦髁突支架置于磷酸和過氧化氫的混合溶液中，水熱反應3-5h，降溫至室溫后，依次清洗、干燥和滅菌，制得具有微納米級仿生梯度修飾的3D打印鈦髁突支架。

本發明的有益效果為：水熱反應是一種便捷、快速的表面涂層制備方法，本發明通過水熱反應將磷元素引入鈦髁突支架表面，形成涂層TiP-Ti，其牢固地粘附在支架表面，該涂層能促進骨髓間充質干細胞的黏附和增殖，所得到的微納米級仿生梯度修飾的3D打印鈦髁突支架植入股骨缺損模型后，有利于骨結合和骨愈合。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進：

進一步，步驟(1)中，顳下頜關節髁突的STL數據通過以下方法獲得：

(1.1)用螺旋CT進行患者頭面部掃描，收集DICOM格式數據，導入Mimics 19.0軟件中，得到模擬手術前髁突位置STL模型文件，然后模擬截骨手術，形成模擬手術后髁突位置STL模型文件；

(1.2)將步驟(1.1)得到的手術前和模擬手術后髁突位置STL模型文件均導入Geomagic軟件中，設計髁突數字模型，得到顳下頜關節髁突的STL數據。

進一步，步驟(1)中，3D打印原料為Ti6Al4V粉末。

進一步，步驟(2)中，混合液中磷酸的濃度為4-5wt％。

進一步，步驟(2)中，混合液中過氧化氫的濃度為8-10wt％。

進一步，步驟(2)中，水熱反應的溫度為100-130℃。

進一步，步驟(2)中，水熱反應的壓強為0.4-0.6MPa。