多孔生物支架浆料、三维多孔生物支架及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于医用材料技术领域，特别涉及一种用于直写成型的多孔生物支架浆料、利用所述多孔生物支架浆料直写成型的三维多孔生物支架及其制备方法。
【背景技术】
[0002]人体的骨组织缺损是一种常见的疾病，可能由皮肤外伤、内部感染以及肿瘤外科手术等因素造成。骨组织工程就是运用生命科学和工程学的基本原理和技术，人工模拟骨结构，并构建三维多孔生物相容性支架材料，同时激发诱导细胞在该支架上增殖、成骨的学科。目前，羟基磷灰石(HAp)是无机生物陶瓷中应用最广泛的材料，它的成分和理化性质与人体骨骼的无机成分相似，具有良好的生物相容性，还有诱导新骨形成的作用。三维多孔羟基磷灰石结构被大量用于仿生学材料的制备，但是，羟基磷灰石系列的生物支架的缺点是脆性较大、抗压强度低，不能很好地修复人体硬组织。氧化锆(Zr02)陶瓷材料的化学性质稳定，机械强度高，同时对细胞、肌肉以及骨组织均无任何毒性副作用。将氧化锆粉体与羟基磷灰石粉体混合，能够起到增韧羟基磷灰石结构的作用，提高多孔支架的机械性能。
[0003]但是当前一般是将两者混合物采用模压成型，然后烧结处理，如在中国专利CN1699270A中就是将羟基磷灰石与氧化锆两者形成混合物置于模具中，加压制得素坯，再置于高温炉中烧制。在中国专利CN1709829A也是采用模压的方式制备以氧化锆为基体中心层，并在其上下面分别铺上按不同比例混合的氧化锆和羟基磷灰石的混合中间层，最后铺上纯羟基磷灰石的表面层，形成一种梯度叠层复合结构。
[0004]但是在临床中由于患者的情况不同，对生物陶瓷支架的尺寸和形状的要求也不同，因此，如上述的现有采用模压成型费时费力，而且后续还需对烧制的支架根据患者的具体情况进行大量的修正工作，效率低。
[0005]近期出现了一种直写成型技术，其是一种新型的3D打印技术，成型过程不需要任何激光束或者紫外光辐射，也无需加热，在室温下通过简单的陶瓷原料就能制备出三维复杂形状产品。但是在采用直写成型过程中易出现浆料的堵塞或者打印的线条不完整连续，不对称，甚至出现塌陷等不利现象发生。而且当前也没有发现采用直写成型技术打印生物陶瓷支架的相关报道。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种用于直写成型的多孔生物支架浆料，以解决现有多孔生物支架料只实用于模压成型或者采用打印不能有效被挤出或者被挤出而不能维持线条形状和跨距的技术问题。
[0007]本发明的另一目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种三维多孔生物支架及其制备方法，以解决现有多孔生物支架料采用模压成型费时费力，生产效率低的技术问题。
[0008]为了实现上述发明目的，作为本发明的一方面，本发明实施例提供了一种用于直写成型的多孔生物支架浆料。所述用于直写成型的多孔生物支架浆料包括的组分有羟基磷灰石粉体、氧化锆粉体、分散剂和浆料稳定剂以及溶剂；其中，以所述生物陶瓷支架浆料重量为100%计，所述生物陶瓷支架浆料的固相含量为30-60% wt，所述分散剂含量为0.5-1% wt，所述稳定剂含量为0.5-1% wt，且所述有轻基磷灰石粉体占所述氧化错粉体与所述有羟基磷灰石粉体总重量的50% -75%。
[0009]作为本发明的另一方面，本发明实施例提供了一种三维多孔生物支架。所述三维多孔生物支架由本发明实施例多孔生物支架浆料采用直写成型技术打印形成。
[0010]相应地，作为本发明的又一方面，本发明实施例提供了一种三维多孔生物支架的制备方法。所述三维多孔生物支架的制备方法包括如下步骤:
[0011]将三维多孔生物支架设计图转换成计算机可识别的代码语言，沿着计算机根据所述代码语言而指定的路径，将本发明实施例多孔生物支架浆料采用直写成型法逐层挤出成型，形成多层有序三维多孔网络状结构的坯体；
[0012]将所述坯体经过干燥、烧结处理除去所述坯体中的有机成分。
[0013]与现有技术相比，本发明实施例用于直写成型的多孔生物支架浆料通过羟基磷灰石粉体与氧化锆粉体为基料，以分散剂和粘结剂为辅助剂，并对各组分的用量进行控制，实现各组分发挥增效作用的作用下，使得本实施例用于直写成型的多孔生物支架浆料具有可以调控的粘弹性响应和剪切变稀的流变学特征，从而能顺利被挤出打印，并能使得打印的线条即使在无任何支撑的时候也能维持线条形状和一定的跨距，从而能有效克服现有多孔生物支架料只实用于模压成型或者采用打印易发生堵塞不能有效被挤出或者被挤出但线条不完整连续，不对称，甚至出现塌陷等不利现象发生。
[0014]本发明实施例三维多孔生物支架由于是利用本发明实施例多孔生物支架浆料采用直写成型技术打印形成，因此，其内部呈现周期性排列，整体呈多层网格状立体结构，网格的交汇处上下层之间连接良好，无堆积塌陷，结构完整，并且线条之间的杆间距和整体形状和尺寸可以通过预先的结构设计来精确而灵活调控。
[0015]本发明实施例三维多孔生物支架制备方法利用直写成型技术将本发明实施例多孔生物支架浆料直接打印成型，因此，能够精确而灵活的调控制备的三维多孔生物支架的形貌和尺寸，有效提高了其生产效率。而且由于本发明实施例多孔生物支架浆料具有如上述的可以调控的粘弹性响应和剪切变稀的流变学特征，使得打印的线条即使在无任何支撑的时候也能维持线条形状和一定的跨距，使得制备的三维多孔生物支架内部呈现周期性排列，整体呈多层网格状立体结构，网格的交汇处上下层之间连接良好，无堆积塌陷，结构完整。
【附图说明】
[0016]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0017]图1为将本发明实施例1提供的多孔生物支架浆料按照三维多孔生物支架实施例中的制备方法制备的三维多孔生物支架的扫描电子显微镜图片。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]本发明实施例提供一种具有可以调控的粘弹性响应和剪切变稀的流变学特征的用于直写成型的多孔生物支架浆料。在一实施例中，本发明实施例多孔生物支架浆料包括的组分有羟基磷灰石粉体、氧化锆粉体、分散剂和浆料稳定剂以及溶剂。
[0020]在本发明实施例生物陶瓷支架浆料中，所述氧化锆粉体与所述有羟基磷灰石粉体作为基料成分，对本发明实施例生物陶瓷支架浆料的生物学性能具有决定作用。其中，羟基磷灰石的成分和理化性质与人体骨骼的无机成分相似，具有良好的生物相容性，还有诱导新骨形成的作用。氧化锆的化学性质稳定，机械强度高，同时对细胞、肌肉以及骨组织均无任何毒性副作用。在本发明实施例中将氧化锆粉体与羟基磷灰石粉体混合，能够起到增韧羟基磷灰石结构的作用，提高多孔支架的机械性能。
[0021 ] 在一实施例中，控制所述有羟基磷灰石粉体占所述氧化锆粉体与所述有羟基磷灰石粉体总重量的50% -75%。
[0022]在另一实施例中，控制所述氧化锆粉体的粒径为50-500nm，优选100_500nm。
[0023]在又一实施例中，控制所述有羟基磷灰石粉体的粒径为40_200nm。
[0024]将两者含量控制上述比例关系和对两者粒径该上述范围，一方面能使得保证制备的生物支架具有优异的生物相容性和与骨相近似的接卸性能，另一方面，能够提高本发明实施例用于直写成型的多孔生物支架浆料粘弹性响应和剪切变稀的流变学特征。
[0025]上述分散剂能够提高本发明实施例