一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架及其制作方法与流程

文档序号:11792112阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架,其特征在于,包括网状镂空支架本体(1),网状镂空支架本体(1)的两端均设置有连接块(3),每个连接块(3)上均设置有固定孔(4),网状镂空支架本体(1)上填充有填充物(2),填充物(2)位于网状镂空支架本体(1)的镂空部位。

2.如权利要求1所述的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架,其特征在于,所述填充物(2)为多孔纳米羟基磷灰石复合材料,多孔纳米羟基磷灰石复合材料上接种有患者干细胞。

3.如权利要求2所述的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架,其特征在于,所述每个连接块(3)上的固定孔(4)设置两个。

4.如权利要求2所述的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架,其特征在于,所述网状镂空支架本体(1)采用钛合金材料。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的具有自修复、抗菌功效的骨修复支架的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1、制作带有连接块(3)和固定孔(4)的网状镂空支架本体(1),对患者干细胞进行培养;

步骤2、制备抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料;

步骤3、将抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料的填充到网状镂空支架本体(1)的镂空部位;

步骤4、将培养好的患者干细胞均匀的接种在抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料上,然后无菌包装得到具有自修复、抗菌功效的骨修复支架。

6.如权利要求5所述的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架及其制作方法,其特征在于,所述步骤1中对患者干细胞进行培养为:取患者的骨髓,分离出患者的干细胞,将干细胞在36-37℃下进行无菌培养;

步骤1制作带有连接块(3)和固定孔(4)的网状镂空支架本体(1)具体为:

根据医学影像数据获得患者病变部位的骨骼模型,制作出符合患者病灶部位形态尺寸的网状镂空支架本体(1)模型,在网状镂空支架本体(1)模型上增加连接块(3)和在连接块(3)上增加固定孔(4),然后由金属3D打印机打印出带有连接块(3)和固定孔(4)的网状镂空支架本体(1),制作能装入网状镂空支架本体(1)且与网状镂空支架本体(1)相贴合的模具,金属3D打印机选用医用级钛合金材料进行打印。

7.如权利要求6所述的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架及其制作方法,其特征在于,所述步骤2具体为:

步骤2.1、将胶原蛋白与含有质量分数为3%磷酸银的去离子水溶液以5-6:10的质量体积比混合,常温下搅拌4-5h,配制成0.6mg/ml的胶原溶液;

步骤2.2、取浓度为0.1mol/L的氯化钙溶液以7-7.5:50的容积比加入配制好的胶原溶液中,常温下混合搅拌15-30min,然后缓慢加入0.1mol/L的磷酸二氢钠溶液,同时用0.1mol/L的氢氧化钠调节pH值,使pH值在7.0-8.0之间,开始有复合物A析出,将含有复合物A的溶液在常温下保持pH值为7.0-8.0之间23-24h;

步骤2.3、用离心机离心含有复合物A的溶液,离心机的转速为6000rpm,离心机旋转4-5min后去除上清液,反复用去离子水洗涤1-1.5h以去除盐离子,得到复合物A的样品,把样品在-70--60℃冰箱冷冻23-24h后取出,干燥23-24h后,得到黄色粉末状的磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原复合材料;

步骤2.4、将所得到的磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原复合材料粉末与医用聚己内酯粉末以8-7:2-1的质量比进行混合,然后置入转矩流变仪中,先以在转速为80-85r/min、常温下搅拌4-5min,使充分混合,然后在转矩流变仪中以转速为110-100r/min、温度为95-105℃下熔融密炼8-10min直到扭矩达到平衡,得到磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原-聚己内酯复合材料,即抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料。

8.如权利要求6所述的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架及其制作方法,其特征在于,所述步骤2具体为:

步骤2.1、将胶原蛋白溶解于去离子水中,常温下搅拌4-5h,配制成0.5mg/ml的胶原溶液;

步骤2.2、取浓度为0.1mol/L的氯化钙溶液以7-7.5:50的容积比加入配制好的胶原溶液中,常温下混合搅拌25-30min,然后缓慢加入0.1mol/L的磷酸二氢钠溶液,同时用0.1mol/L的氢氧化钠调节pH值,使pH值在7.0-8.0之间,开始有复合物A析出,将复合物A在常温下保持pH值为7.0-8.0之间23-24h;

步骤2.3、用离心机离心复合物A,离心机的转速为6000rpm,离心机旋转4-5min后去除上清液,反复用去离子水洗涤1-1.5h以去除盐离子,得到复合物A的样品,把样品在-70--60℃冰箱冷冻23-24h后取出,干燥23-24h后,得到白色粉末状的纳米羟基磷灰石-胶原复合材料;

步骤2.4、将得到的纳米羟基磷灰石-胶原复合材料与去离子水以1-1.5:25质量体积比混合,用磁力搅拌器搅拌8-15min,制成白色浑浊的液体B,将硝酸银与去离子水以1-1.5:250的质量体积比混合,得到硝酸银溶液C,然后将硝酸银溶液C匀速滴入搅拌中的液体B中,得到混合溶液D,在36-38℃的温度下继续搅拌混合溶液D6-7h后,用离心机离心混合溶液D,离心机的转速为6000rpm,离心机旋转4-5min后去除上清液,反复用去离子水洗涤1-1.5h以去除盐离子,得到混合溶液D的样品,把样品在-70--60℃冰箱冷冻23-24h后取出,干燥23-24h后,得到黄色粉末状的磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原复合材料;

将所得到的磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原复合材料与医用聚己内酯粉末以8-7:2-1的质量比进行混合,然后置入转矩流变仪中,先以在转速为80-85r/min、常温下搅拌4-5min,使得混合液充分混合,然后在转矩流变仪中以转速为110-100r/min、温度为95-105℃下熔融密炼8-10min直到扭矩达到平衡,得到磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原-聚己内酯复合材料,即抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料。

9.如权利要求7或8所述的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架及其制作方法,其特征在于,所述步骤3具体为:

在无菌环境中,将步骤2.4制得抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料加热至90-100℃,将步骤1中3D打印的带有连接块3和固定孔4的网状镂空支架本体1放入制作出的模具中,加热至其温度为90-100℃,然后将90-100℃的抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料以3-3.5Mpa的压力从模具的一侧压入模具内,待模具另一侧有抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料从模具的溢料口被压出后停止填充材料,并在温度为90-100℃,压力为0.9-1.1Mpa保持1-2h,冷却凝固后,进行修正去除多余的抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料,然后清洗,经冷冻干燥、消毒处理。

10.如权利要求9所述的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架及其制作方法,其特征在于,所述步骤4具体为:

抽取患者适量骨髓,通分离出患者的干细胞进行培养,待长至融合后,将干细胞制备成细胞悬液,以2×108L-1的细胞密度2mL,并将细胞悬液均匀的接种在抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料上,并让细胞悬液在体积分数5%二氧化碳,湿度95%,恒温37-38℃的二氧化碳培养箱中增殖培养23-24h,然后无菌包装并在2-6℃下储藏,得到具有自修复、抗菌功效的骨修复支架。

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