本技术适用于生物医学和高分子材料技术领域,提供了一种梯度结构涂层的3D打印多孔螺钉及其制备方法。本发明通过设计一种具有双重梯度分布的交联结构,利用不同浓度的二价生物活性阳离子与海藻酸钠溶液交联,形成具有生物力学应力梯度的水凝胶体系。该体系不仅能够促进组织驻留干细胞的分化和提供梯度生物应力支持,还能通过缓释离子维持损伤组织局部环境中的离子生物活性浓度,促进血供恢复和抗感染能力。此外,体系中掺入的去端肽I型胶原蛋白增强了水凝胶的生物相容性和机械性能,使多孔螺钉具有优秀的稳定性和细胞长入能力,从而更好地适应复杂的临床场景,提高组织修复的效果和生物材料的临床应用价值。
背景技术
在当前的生物活性材料应用领域,钛合金螺钉凭借其优秀的生物相容性和生物力学强度,对骨科手术的发展和患者术后的复健起到了显著的推动作用。例如,公开号为CN118987338A的中国专利公开了一种基于聚多巴胺的具有单一促成骨活性的钛合金表面涂层的制备方法。然而,钛合金螺钉在使用过程中通常表现出生物惰性,虽然它能出色地完成各种组织的固定,但缺乏对组织愈合和骨隧道修复的促进作用,这也导致了一些临床问题的出现。例如,在前交叉韧带重建术后,患者往往因单纯钛合金螺钉的功能缺陷而出现假体感染、重返运动率低等问题。这反映了当前市面上存在的各种生物材料功能单一,难以适应患者日益增长的健康需求。
在材料研发层面,尽管随着高分子材料和相应功能性金属材料的发展,使得目前的生物活性材料能够独立实现促血管化、抗菌、促骨隧道愈合等功能(例如公开号为CN116870249B的中国专利公布了一种聚乳酸-羟基乙酸共聚物支架在促软骨分化和再生中的用途),但在面对复杂多变的临床场景时,仍缺乏具备多重结构与多种生物活性的材料来满足市场需求。
因此,如何开发一种具有梯度功能层结构,并能够实现多种生物活性功能的梯度结构涂层的3D打印多孔螺钉,成为本领域技术人员亟需解决的问题。为此,本发明提出了一种梯度结构涂层的3D打印多孔螺钉及其制备方法。
实现思路