[發明專利]一種具備核殼結構的金屬人工骨植入物及其制備方法

在審

• 申請號: 202211623846.1
• 申請日: 2022-12-16
• 公開（公告）號: CN115957374A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 徐超;趙婉婷;張弘業;班名楊;張震鐸;張璐;劉慶萍;任露泉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A61L27/04
• 分類號: A61L27/04;A61L27/12;A61L27/16;A61L27/50;A61L27/58
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張恩慧

本發明公開一種具備核殼結構的金屬人工骨植入物及其制備方法，屬于增材制造技術領域，通過采用基于漿料直寫技術為基礎的增材制造技術制備出具備核殼結構的可降解Fe?HA金屬人工骨植入物，該可降解金屬人工骨植入物具備優異機械性能同時可進行降解速率與結構孔隙的協同調控并且具備多級降解速率。該方法包括以下步驟：提供由粘結劑、純鐵鐵粉、羥基磷灰石粉末按比例配制成的混合漿料，并將其分別置入與外殼針管連接的料筒與內核連接的料筒并固定在三維平臺上，在平臺的帶動下沿著預設路徑運動，兩種漿料由同軸針管擠出成線條并在平臺上形成多層有序的多孔結構；將所述三維多孔結構依次進行預燒、燒結處理，即得到所要Fe?HA金屬人工骨植入物。

技術領域

本發明屬于增材制造技術領域，具體涉及一種具備核殼結構的金屬人工骨植入物及其制備方法。

背景技術

當今社會，隨著越來越多人面臨骨質健康問題，通過植入可降解金屬人工骨植入物去治療嚴重骨缺損、骨質疾病等不可治愈的嚴重骨骼創傷問題成為一種優良選擇。

優質可降解金屬人工骨植入物在植入患者體內后將提供足夠機械支持以滿足患者日常行為運動，在人體新骨的產生與生長過程中將提供支架以供骨細胞及骨組織生長攀附，同時隨著新骨的生長，植入物將會逐漸降解，將所承受的機械應力逐漸轉移至新骨上。當新生骨生長完全，植入物便完全被降解代謝，骨創傷治療療程結束，患者痊愈。

制備優質可降解金屬人工骨需要注意如下四個方面：

1)高度定制化的復雜結。作為人骨的替代品，需要人工骨植入物具備符合患者創傷處的幾何結構與尺寸。此外，人工骨植入物還需具備一定的孔隙率(30％-70％)、孔徑(100μm-500μm)以及三位貫通的孔道以滿足營養物質的輸送、代謝產物的排放以及細胞的生長；

2)優良的生物性。當金屬人工骨植入物植入體內后，不出現全身或局部毒性反應、不出現凝血、刺激等不良反應，同時又需要具有骨誘導性，使得新生骨能在生物分子信號的誘導下形成；

3)充分的機械性能。當金屬人工骨植入物植入體內后能夠為患者日常行為運動提供足夠的機械支持，同時具有合適的彈性模量等機械性能以避免發生應力屏蔽現象而影響周遭原生骨；

4)適配的降解速率。當金屬人工骨植入物植入體內后，隨著骨組織的再生與重建，人工骨植入物逐漸降解并被新生骨代替，最終實現骨缺損的修復。因此，要求人工骨植入物的降解速率與骨組織的再生與重建速率相匹配。同時，植入物的降解產物不得有毒性。

當下，為了制備人工骨植入物的主要方式為增材制造，即3D打印。3D打印成型能力強且成型所受約束小，可輕易制造出符合植入要求化形狀結構的人工骨植入物。本發明提供一種基于3D打印制備具有核殼結構的可降解金屬人工骨植入物的方法，以解決現有人工骨植入物無法對結構孔隙率與降解速率進行協同調控的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種具備核殼結構的金屬人工骨植入物及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種金屬人工骨植入物，其特征在于，包括以下原料：鐵粉末與羥基磷灰石；

其中，金屬人工骨植入物的外殼原料包括鐵和羥基磷灰石，內核原料包括鐵，所述外殼和內核構成核殼結構。

一種金屬人工骨植入物的制備方法，包括以下步驟：

稱量溶劑無水乙醇與聚合物聚乙烯吡咯烷酮，將聚合物和溶劑在容器內溶解，制備成漿料粘結劑；

將鐵粉末與羥基磷灰石粉末分別進行烘干，隨后進行研磨，得到粉末；

稱取鐵粉末與羥基磷灰石粉末得到混合粉末，將漿料粘結劑與混合粉末研磨，得到的外殼漿料；

將漿料粘結劑與鐵粉混合研磨得到了內核漿料，