一种聚偏氟乙烯基纳米复合骨支架的制备方法与流程

文档序号:12047180阅读:190来源:国知局

本发明涉及一种利用纳米1393生物玻璃和纳米金刚石分别提高聚偏氟乙烯材料的生物性能和力学性能,并利用选择性激光烧结工艺制备高性能纳米复合骨支架的方法,属于机械工程,组织工程,生命科学交叉的领域。



背景技术:

自体骨移植被认为是骨移植的黄金标准,但存在取材有限、易引起供区并发症等缺陷,因此开发理想的人工骨修复骨缺损成为当今生物制造的研究重点,而骨支架在人工骨移植中扮演了重要的角色。聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride)是重复单元为-CH2-CF2-的半结晶性能优良的高分子材料,简称PVDF,其易于加工、良好的机械性能、很好的热稳定性和生物相容性,使其广泛应用于生物医学领域。

针对于骨支架对生物材料的需求而言,又存在一些不足,如聚偏氟乙烯没有生物活性,不能够诱导类骨磷灰石层的形成,且生物降解性差、刚度和硬度不足,在很大程度上限制了其在生物体内的应用。1393生物玻璃(53wt%SiO2,6wt%Na2O,12wt%K2O,5wt%MgO,20wt%CaO,4wt%P2O5)有很好的生物活性、骨键合性和生物可降解性,并且降解产物对人体无毒害作用,因此被作为基体材料或添加剂广泛用于骨组织工程领域。

纳米金刚石(5-10nm)作为纳米材料,由于其硬度高、粒度小、比表面积大,可以填充到聚合物中用来提高其力学性能。此外,纳米金刚石表面上的大量自由电子数(数目多的原子供体)、晶体表面上大量的含氧官能团、表面的亲水特性,使其在生物医学领域中有广泛的应用前景。

综上所述,本发明针对聚偏氟乙烯骨支架存在的不足,通过添加纳米1393生物玻璃和纳米金刚石到聚偏氟乙烯基体中,利用选择性激光烧结制造出三元复合的骨支架,以期制造出具有良好生物活性、生物可降解性和机械性能的复合骨支架。



技术实现要素:

本发明的目的是解决聚偏氟乙烯骨支架存在的生物活性弱、降解性差、硬度和刚度不足等问题,将纳米1393生物玻璃和纳米金刚石复合到聚偏氟乙烯中,利用选择性激光烧结制备出具有良好生物性能和力学性能的复合骨支架。

本发明实施方案包括:

1)按18∶1∶1的质量百分比,精确量取聚偏氟乙烯、纳米1993生物玻璃、纳米金刚石,进行机械分散;

2)将步骤1)中分散的复合材料溶于无水乙醇配成三元复合分散的浊液,先通过超声分散30分钟,再通过磁力搅拌器搅拌1小时,最后再超声分散30分钟得到混合均匀的溶液;

3)将步骤2中得到的溶液过滤,经干燥后的复合粉末通过球磨机研磨得到混合均匀的复合粉末;

4)将混合均匀的复合粉末填充进选择性激光烧结机的自动辅粉装置中,在氩气氛围下进行激光烧结,烧结的工艺参数如下:光斑直径0.8mm,扫描间距3mm,粉层厚度0.1-0.2mm,激光功率2.6W,扫描速度600mm/min。

所述的干燥是在真空环境下进行的,干燥温度为50-60℃,时间为9-10小时。

本发明优点如下:

1)利用纳米1393生物玻璃优良的骨键合性,诱导聚偏氟乙烯表面类骨磷灰石层的形成,提高其生物活性,使其具有骨诱导性。

2)利用1393生物玻璃降解周期短的性能,促进聚偏氟乙烯的降解,从而加快聚偏氟乙烯骨支架的降解速度。

3)利用纳米金刚石超常的机械性能,提高聚偏氟乙烯骨支架的硬度和刚度。

具体实施方式

下面结合一个实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述,但本发明之内容并不局限于此。

1)精确量取90g聚偏氟乙烯、5g纳米1993生物玻璃、5g纳米金刚石,进行机械分散。

2)将步骤1)中分散的复合材料溶于无水乙醇配成三元复合分散的悬浮液,先通过超声分散30分钟,在通过磁力搅拌器搅拌1小时,最后在用超声分散30分钟得到混合均匀的溶液。

3)将步骤2中得到的溶液过滤,在60℃的环境下干燥10个小时,将干燥后的复合粉末通过球磨机研磨得到混合均匀的复合粉末。

4)将混合均匀的复合粉末填充进选择性激光烧结机的自动辅粉装置中,在氩气氛围下进行激光烧结,烧结的工艺参数如下:光斑直径0.8mm,扫描间距3mm,粉层厚度0.1-0.2mm,激光功率2.6W,扫描速度600mm/min。

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