本技术涉及一种仿生型可吸收复合骨植入物及其制备方法,制备方法包括S1:将无机非金属材料、掺杂活性离子、高分子原料与水凝胶前驱体等混合,制备成3D打印浆料;S2:进行3D打印制备骨植入物半成品;S3:进行等离子刻蚀反应;S4:置于特定模具中,进行抽放气处理,随后泄压,最后真空保温反应一段时间;S5:完成保温反应后将所述特定模具,平移至冷冻台上进行特定取向冷冻处理;然后脱模,得到的植入物进行冷冻干燥处理,即得最终复合骨植入物。该复合骨植入物具有长程有序的多孔结构,同时在强度和韧性上满足医学使用要求,具有极好的运用前景。
背景技术
骨作为经过自然进化完美匹配人体机能的具备强度和韧性相济的可承重可支撑材料,具有其他材料无法比拟的特性。在骨组织中,胶原纤维与羟基磷灰石晶体紧密相间地排列。成熟骨组织的骨基质中,骨胶原纤维较细但呈现有规律的成层排列,其上有无机骨盐沉积,骨胶原纤维表现为可分支,常从一层伸至其相邻的另一层,它们相互交织形成一个三维的网状结构,贯穿于骨基质之中。作为无机骨盐的羟基磷灰石晶体以针状形式分布在胶原基质上,其结晶方向沿胶原纤维的长轴分布。这种相互连接的三维结构与具有生物活性的骨盐的复合层错,使得其能承受多方压力,从而在具有良好的成骨活性的同时,骨组织具有很高的抗压性能和稳定性,有效增强了骨的支持力和韧性,满足人体行为和运动的需求。
专利申请公开号CN103301511A公开了一种用于人体骨骼固定的复合植入物,主要是通过将高分子与无机非金属如聚酰胺6纤维、甲基丙烯酸甲酯与N-乙烯基吡咯烷酮共聚物以及羟基磷灰石微粉进行混合,将多种原料通过热压制备而成,即得最终产品。仅通过简单的机械混合作用,材料之间仅为简单的物理包裹作用,无化学键或物理键的相互作用。专利申请公开号CN116924426A公开了一种调控分子筛骨架硅铝分布的方法及其产品,将硅铝凝(溶)胶和纯硅凝(溶)胶分别老化至次级凝胶状态,使凝(溶)胶中的硅、铝原子在矿化剂作用下和结构导向剂相互作用,发生结构重排,产生短程有序的结构单元或晶化胚胎,但是其但是仅能形成非常小区域范围的有序结构及成分,长程范围内依然呈现出无序状态。如何模拟骨形成短程有序复合长程有序的多级各项异性结构从而获得更加匹配的医用植入物具有临床的迫切需求。
相比于传统材料制备技术,3D打印技术能够制造具有复杂几何形状的多孔材料,突破了传统制造方法对形状的限制,其中挤出式3D打印技术具有技术原理简单、成本低廉的特点,该技术采用浆体或熔融材料作为成型原料,通过带有微细喷嘴的挤出机将材料挤出,随后逐层堆叠进行成型加工,挤出后与前一层材料粘合在一起,逐层堆叠直至工件完全成型,由于存在定向挤出力学作用,能呈现出材料取向特点,可用于形成类似于骨胶原纤维的取向排列。但是挤出式3D打印技术成型过程中,喷嘴挤出材料在构建结构时会存在时效差异,喷嘴出料打印时呈现熔融或浆体状态,随后发生凝固,其流变性质随着时间不断变化,在3D打印制备尺寸较大产品其时效差异更加明显,造成不同打印时间的层与层由于固化时间和流变性质差异导致界面相容性差及残余应力,界面恶化效应明显,会导致最终材料和产品在静载受力或疲劳受力时容易在界面处产生微裂纹,即使是较小受力时也会发生失效,如何利用挤出式3D打印方式获得仿生骨特殊结构以及获得相应的强韧相济的可承重可支撑材料具有较大的难度。
实现思路