一种光固化3D打印PU赝复体制备方法

本发明属于口腔医学材料，特别涉及一种光固化3d打印pu赝复体制备方法。

背景技术：

1、腭瘘是腭裂病人在手术后，在口鼻腔间存在不正常的相通，为腭裂术后最常见的并发症。先天发育异常、肿瘤、创伤、放化疗等原因也可以导致腭瘘，较大的腭瘘可产生明显的临床症状，会导致患者鼻漏气、构音异常、听力受损等功能障碍。口腔与鼻腔相通使口腔常有恶臭，严重影响患者的心理健康及社交活动。部分病例因各种主客观原因不进行进一步手术，而使用赝复体进行修复，以达到恢复完整功能、提高生活质量的目的。

2、传统赝复体的制作需要经过取模、铸造、修整等多个步骤，过程复杂，制作成本和人力成本高，技术敏感度高，耗时较长。近年兴起的计算机辅助设计、计算机辅助制造技术(cad/cam)通过医学影像技术如cbct等获取患者的三维数据，再制造赝复体。虽然此类新方法通过计算机建模获得了更贴近所需形态的赝复体，但可供使用的材料有限且价格昂贵。另一方面是目前用于腭瘘赝复体的材料主要是医用级别硅橡胶材料，价格昂贵。

3、因此，针对现有技术不足，提供一种光固化3d打印pu赝复体制备方法以解决现有技术不足甚为必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种光固化3d打印pu赝复体制备方法。该光固化3d打印pu赝复体制备方法的赝复体合成简易、机械性能良好、生物相容性好及力学性能强，而且本发明降低赝复体制作前印模的临床操作难度，缩短制作时间并能大幅提高赝复体的精度。

2、本发明的上述目的通过以下技术措施实现：

3、提供一种光固化3d打印pu赝复体制备方法，包括步骤有：

4、步骤(1)、采集上颌缺损处的ct扫描数据；

5、步骤(2)、根据步骤(1)得到的ct扫描数据，得到赝复体打印模型；

6、步骤(3)、使用预先制备的光固化pu打印墨水对赝复体打印模型进行3d光固化打印得到的赝复体；

7、光固化pu打印墨水的原料含有聚四亚甲基醚二醇ptmeg和异佛尔酮二异氰酸酯ipdi。

8、优选的，上述光固化pu打印墨水的原料还含有甲基丙烯酸羟乙酯hema和二月桂酸二丁基锡dbtdl。

9、优选的，上述聚四亚甲基醚二醇ptmeg的分子量范围为650～2000。

10、优选的，上述光固化pu打印墨水的制备方法分为单一分子量pu聚合物制备工序和混合工序。

11、优选的，上述单一分子量pu聚合物制备工序步骤有：

12、步骤(a)、将异佛尔酮二异氰酸酯ipdi和二月桂酸二丁基锡dbtdl加入反应容器，然后单一分子量的聚四亚甲基醚二醇ptmeg的四氢呋喃溶液加入反应容器后，搅拌；

13、步骤(b)、将甲基丙烯酸羟乙酯hema加入反应容器中，得到pu溶液；

14、步骤(c)、对步骤(b)得到的pu溶液加入石油醚进行分层萃取得到的萃取液；

15、步骤(d)、对步骤(c)得到的萃取液进行真空干燥，得到pu聚合物。

16、优选的，上述混合工序为将聚氨酯弹性体、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦混合得到光固化pu打印墨水。

17、优选的，上述聚氨酯弹性体由至少一种分子量的步骤(d)得到的pu聚合物的组成。

18、优选的，上述步骤(a)具体为将异佛尔酮二异氰酸酯ipdi、二月桂酸二丁基锡dbtdl加热至温度至65℃～72℃，然后再将单一分子量的聚四亚甲基醚二醇ptmeg的四氢呋喃溶液加入反应容器中，加热至温度为65℃～72℃下搅拌2h～4h。

19、优选的，上述步骤(b)具体为将甲基丙烯酸羟乙酯hema加入反应容器后，在温度为65℃～72℃下搅拌2h～4h，得到pu溶液。

20、在单一分子量pu聚合物制备工序中，以摩尔比计，原料比为：

21、聚四亚甲基醚二醇ptmeg：0.01～0.03；

22、异佛尔酮二异氰酸酯ipdi：0.02～0.06；

23、甲基丙烯酸羟乙酯hema：0.02～0.06；

24、二月桂酸二丁基锡dbtdl：0.0010～0.0020。

25、在混合工序中，聚氨酯弹性体、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯的量按重量比为4～8：1～3：1～3。

26、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的量为聚氨酯弹性体、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯三者的总重量百分比的1％～3％。

27、单一分子量的聚四亚甲基醚二醇ptmeg的四氢呋喃溶液的体积浓度为10％～30％。

28、在所述步骤(c)中的萃取液为石油醚，且石油醚与pu溶液的体积比为5：1～15：1。

29、聚氨酯弹性体由1000pu聚合物组成，或者聚氨酯弹性体由650pu聚合物、1000pu聚合物、2000pu聚合物中至少两种组成。

30、优选的，上述1000pu聚合物为由聚四亚甲基醚二醇ptmeg的分子量为1000制备得到的单一分子量pu聚合物。

31、优选的，上述650pu聚合物为由聚四亚甲基醚二醇ptmeg的分子量为650制备得到的单一分子量pu聚合物。

32、优选的，上述2000pu聚合物为由聚四亚甲基醚二醇ptmeg的分子量为2000制备得到的单一分子量pu聚合物。

33、进一步的，在单一分子量pu聚合物制备工序中，以摩尔比计，原料比为：

34、聚四亚甲基醚二醇ptmeg：0.02；

35、异佛尔酮二异氰酸酯ipdi：0.04；

36、甲基丙烯酸羟乙酯hema：0.04；

37、二月桂酸二丁基锡dbtdl：0.0015。

38、在混合工序中，聚氨酯弹性体、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯的量按重量比为6：2：2。

39、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的量为聚氨酯弹性体、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯三者的总重量百分比的2％。

40、聚氨酯弹性体由1000pu聚合物组成，或者聚氨酯弹性体由650pu聚合物、1000pu聚合物、2000pu聚合物中至少两种组成；

41、1000pu聚合物为由聚四亚甲基醚二醇ptmeg的分子量为1000制备得到的单一分子量pu聚合物。

42、650pu聚合物为由聚四亚甲基醚二醇ptmeg的分子量为650制备得到的单一分子量pu聚合物。

43、2000pu聚合物为由聚四亚甲基醚二醇ptmeg的分子量为2000制备得到的单一分子量pu聚合物。

44、单一分子量的聚四亚甲基醚二醇ptmeg的四氢呋喃溶液的体积浓度为20％。

45、在所述步骤(c)中的萃取液为石油醚，且石油醚与pu溶液的体积比为10：1。

46、优选的，上述步骤(2)包括有：

47、步骤(2.1)、将步骤(1)得到的ct扫描数据导入mimics 21.0软件进行腭部缺损模型的三维重建，对ct扫描数据进行thresholding选取，删除额窦、蝶窦或者筛窦腔隙结构，然后通过calculate 3d功能，得到新的蒙罩，对其进行初步光滑处理，生成第一修复前上气道初模型、第一修复前腭部缺损动物颅骨模型和第一腭部黏膜模型；

48、步骤(2.2)、将步骤(2.1)得到的第一修复前上气道初模型、第一修复前腭部缺损动物颅骨模型和第一腭部黏膜模型分别导入geomagic 2017进行光滑优化处理及表面填充，对应得到第二修复前上气道初模型、第二修复前腭部缺损动物颅骨模型和第二腭部黏膜模型；

49、步骤(2.3)、根据步骤(2.2)得到的第二修复前上气道初模型的腭部缺损处瘘口的空间维度数据，使用solidwork 2017软件绘制赝复体形状，然后对赝复体形状进行光滑优化处理表面填充，得到的初步赝复体模型；然后据步骤(2.2)得到的第二修复前上气道初模型和初步赝复体模型导入geomagic 2017软件，进行对齐，得到修复后上气道模型；

50、步骤(2.4)、根据第二修复前腭部缺损动物颅骨模型和第二腭部黏膜模型对初步赝复体模型进行边缘调整，然后根据第二修复前上气道初模型和修复后上气道模型进行网格划分及cfd分析结果，调节赝复体模型的结构，得到赝复体打印模型。

51、在步骤(2.4)中，边缘调整具体为将第二修复前腭部缺损动物颅骨模型和第二腭部黏膜模型合并为合并模型，然后将初步赝复体模型和合并模型导入geomagic 2017软件，通过对齐手动注册，对其进行拟合、初步对齐，将黏膜、上颌骨模型设置为“test model”，将赝复体模型设置为“reference model”，使用最佳拟合对齐功能，将合并模型和赝复体模型装配，然后调整赝复体模型的结构使赝复体模型与合并模型边缘密封及边缘齐整；

52、在步骤(2.4)中，对修复后上气道模型进行数据模拟和边界条件定义，计算模拟一个完整呼吸周期中修复前及修复后上气道内的气流变化，使用cfd-post获取呼吸状态下的气体流动数据：三维气流迹线图、压力云图、各个截面的横截面积及气流速云图，调节赝复体模型的结构，得到赝复体打印模型。

53、优选的，上述赝复体打印模型对应的修复后上气道模型在健侧及患侧的压强一致且在瘘口处无异常涡流。

54、本发明的一种光固化3d打印pu赝复体制备方法，包括步骤有：步骤(1)、采集上颌缺损处的ct扫描数据；步骤(2)、根据步骤(1)得到的ct扫描数据，得到赝复体打印模型；步骤(3)、使用预先制备的光固化pu打印墨水对赝复体打印模型进行3d光固化打印得到的赝复体；光固化pu打印墨水的原料含有聚四亚甲基醚二醇ptmeg和异佛尔酮二异氰酸酯ipdi。该光固化3d打印pu赝复体制备方法的赝复体合成简易、机械性能良好、生物相容性好及力学性能强，而且本发明降低赝复体制作前印模的临床操作难度，缩短制作时间并能大幅提高赝复体的精度。