介孔硅材料性能起到关键性作用:随着水热反应的温度升高，样品平均孔径增大，比表面积先增大后减小；随着水热反应时间增长，样品平均孔径先增大后减小，比表面积先减小后增大；随着烧结温度升高，样品平均孔径减小，温度过高则介孔结构塌陷。
[0026]所述固化液的制备方法是，首先制备聚乙烯醇水溶液，是将聚乙烯醇白色粉末溶解于去离子水中，在恒温油浴70-100°C环境下用磁力搅拌器充分搅拌混合均匀；然后将海藻酸钠加入到聚乙烯醇水溶液中搅拌至分散均匀，得到含海藻酸钠的聚乙烯醇溶液。其中聚乙烯醇水溶液的质量分数为6% -15%，所述含海藻酸钠的聚乙烯醇溶液中海藻酸钠的质量分数为1% _5%。
[0027]所述3D打印快速成型法的操作具体为:首先根据患者自身的组织器官缺损特征获得相应的解剖学数字模型，构建所需的支架模型；然后将钙磷硅基活性骨修复材料粉末与固化液混合均匀，加入到生物3D打印机料筒中，层层叠加逐层打印在载有灭菌玻璃底板的三维微动平台上，通过设置支架的打印模型能够形成孔道结构和外形可控的骨缺损修复支架。经本发明的3D打印快速成型法获得的支架具有个性化的精确外形尺寸，与病患的匹配程度较高。
[0028]实施例1
[0029]本发明的一种骨缺损修复支架的3D打印制备方法，包括以下步骤:
[0030]1)介孔硅材料的制备:4.0g聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物P123溶解在150mL浓度为1.6mol/L的盐酸溶液中搅拌，直到体系澄清。8.5g的TE0S逐滴滴加到溶液中，待TE0S完全加入并预水解15min后，逐量将2.6g四水硝酸钙加入到溶液中，在室温下搅拌5h使体系分散均匀后停止搅拌，静置陈化24h，然后转移至水热反应釜100°C恒温反应48h获得沉淀。过滤沉淀，用去离子水彻底清洗，并在60°C下真空干燥得到白色粉末。将干燥的粉末分散于150mL去离子水，磁力搅拌分散均匀，加入2.6g四水硝酸钙，室温下搅拌2h后，100°C恒温干燥24h，经600°C烧结上述粉末，升温速率为1°C /min,保温5h后随炉冷却，得到钙硅摩尔比分别为0.5:1的含钙介孔硅材料。
[0031]2)固化液的配制:称取一定量聚乙烯醇白色粉末，按照相应比例溶解于去离子水中，在恒温油浴80°C环境下用磁力搅拌器充分搅拌混合均匀，得到质量浓度为10%聚乙烯醇溶液；在聚乙烯醇溶液中逐量加入相应比例海藻酸钠粉末并用磁力搅拌器高速搅拌至分散均匀，得到含有质量浓度为2%海藻酸钠的聚乙烯醇溶液。
[0032]3) 3D打印:将磷酸钙骨水泥和含钙介孔硅粉末按质量比50:50混合研磨均匀，再与固化液按质量比1:0.1混合均匀，加入生物打印机料筒中，层层叠加逐层打印在载有灭菌玻璃底板的三维微动平台上，形成具有可控的孔道结构和外形的骨缺损修复支架。
[0033]4)支架成型:将制备得到的预成型支架置于37°C，100%湿度环境中进行水化反应72h，得到终产物。
[0034]如图1所示为本发明制备的骨缺损修复支架的断面图片。如图2所示，图中(A)是根据患者的组织器官缺损特征所构建的支架模型的设计图，图中(B、C)是根据图中(A)中构建的设计图，通过本发明制备得到的骨缺损修复支架的立体图和俯视图。对比设计图图中㈧与支架的立体图和俯视图图中(B、C)可见，实物与设计图结构基本一致。图中(D、E、F)是本发明制备得到的骨缺损修复支架的电镜扫描图，从图中(D、F)中观察支架纵向断面，可见梯度结构支架两部分X-Y方向具有均匀分布的连通孔，孔道大小分别为300 μ m和500 μπι左右，层间排布均勾，结合良好，无分裂及塌陷现象。从图中Ε中观察梯度材料两部分结合处断面，可以看到路径改变并没有影响支架的完整性，上下两部分结合良好。
[0035]如图3所示为支架植入8周后取出的样本组织图，图中(a、b)分别为支架HE染色20X，100X，图中Η代表宿主骨组织，Μ代表本发明的骨缺损修复支架，F代表纤维组织。观察样本组织，支架孔道内部及周围有丰富的胶原组织及微血管长入，其内部可以观察到大量骨原细胞，支架内部未见新生骨的形成，仍处在成骨的初期阶段，植入部位无炎症反应，表明本发明的骨缺损修复支架具有良好的组织相容性。
[0036]以上实施例仅是本发明若干种优选实施方式中一种，应当指出，本发明不限于上述实施例；对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种骨缺损修复支架的3D打印制备方法，其特征在于，以磷酸钙骨水泥、含钙介孔硅为原料混合研磨，制得钙磷硅基活性骨修复材料粉末；再与固化液混合均匀，通过3D打印快速成型法构建得到骨缺损修复支架。2.根据权利要求1所述的一种骨缺损修复支架的3D打印制备方法，其特征在于，所述磷酸I丐骨水泥的粒径5 50 μ m。3.根据权利要求1所述的一种骨缺损修复支架的3D打印制备方法，其特征在于，所述钙磷硅基活性骨修复材料中磷酸钙骨水泥和含钙介孔硅的质量比为50-90:50-10。4.根据权利要求1所述的一种骨缺损修复支架的3D打印制备方法，其特征在于，所述钙磷硅基活性骨修复材料与固化液的质量比为1:0.1-1.0。5.根据权利要求1所述的一种骨缺损修复支架的3D打印制备方法，其特征在于，所述含钙介孔硅的制备方法是在酸性条件下，以聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物为模板剂，硅源与四水硝酸钙进行水热反应制备得到的。6.根据权利要求5所述的一种骨缺损修复支架的3D打印制备方法，其特征在于，所述硅源为硅酸钠、硅溶胶、正硅酸乙酯或硅酸钠。7.根据权利要求5所述的一种骨缺损修复支架的3D打印制备方法，其特征在于，所述水热反应温度为100-120°C，反应时间为40-50h。8.根据权利要求5所述的一种骨缺损修复支架的3D打印制备方法，其特征在于，所述所述硅源为正硅酸乙酯，所述正硅酸乙酯与聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物的质量比为2-3:1。9.根据权利要求5所述的一种骨缺损修复支架的3D打印制备方法，其特征在于，所述含钙介孔硅材料中钙、硅摩尔比为0.5-2:1。10.根据权利要求1所述的一种骨缺损修复支架的3D打印制备方法，其特征在于，所述固化液的制备方法是将海藻酸钠加入到聚乙烯醇水溶液中搅拌至分散均匀，得到含海藻酸钠的聚乙烯醇溶液；所述含海藻酸钠的聚乙烯醇溶液中海藻酸钠的质量分数为1%_5%。
【专利摘要】本发明提供了一种骨缺损修复支架的3D打印制备方法，是以磷酸钙骨水泥、含钙介孔硅为原料混合研磨，制得钙磷硅基活性骨修复材料粉末；再与固化液混合均匀，通过3D打印快速成型法构建得到骨缺损修复支架。本发明通过3D打印制备骨修复材料支架，可以准确控制支架的形态、结构、孔隙率，利于细胞贴壁增殖，同时选用的钙磷硅基活性骨修复材料具有良好的生物活性和成骨效果，适合作为一种新型的骨缺损修复支架。
【IPC分类】A61L27/42, A61L27/58, A61L27/56
【公开号】CN105381505
【申请号】CN201510836310
【发明人】王红, 张楠, 张莉
【申请人】青岛尤尼科技有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月26日