一种3D打印抗菌矫正材料及其制备方法与流程

本发明属于3d打印，具体涉及一种3d打印抗菌矫正材料及其制备方法。

背景技术：

1、在医学治疗和康复等领域，矫正材料被广泛应用于矫正和支持人体组织，例如脊柱矫正器、骨科矫正、软组织矫正等。目前，市场上常见的矫正材料包括金属合金、生物陶瓷材料以及高分子聚合物材料。金属合金由于其高强度和耐用性被广泛应用于矫正器械中，但其刚性大、缺乏柔性，不易加工成复杂形状，且在长期佩戴过程中容易引起不适甚至过敏反应。陶瓷材料虽然具备较好的美观性和生物相容性，但脆性较大易破裂，限制了其在矫正器械中的应用。聚合物材料等因其较好的柔性和生物相容性被广泛使用。然而，传统的聚合物矫正材料存在抗菌性能、智能化、舒适性不足以及难以实现个性化定制而限制了其广泛应用。

2、目前的抗菌矫正材料通常通过在材料表面涂覆抗菌剂来实现，但这种方法存在抗菌剂容易脱落、耐久性差的问题。因此在矫正材料本身引入抗菌材料，使其在整个使用周期内保持稳定的抗菌效果是一项亟待解决的难题。此外，随着智能化的迅速发展，矫正材料的智能化同样应受到关注以实现智能化监测(患者的佩戴状态、矫正进展)等，从而进行及时调整和干预制定个性化治疗方案，提高治疗效果和患者的依从性。近年来，3d打印技术的发展同样为矫正材料的制备带来了新的机遇。3d打印技术的应用可以实现高度精细和复杂的结构设计，满足不同患者的个性化需求能够实现个性化定制。

3、尽管市场上已有部分材料在单一性能上有所突破，但能够同时在抗菌和智能化监测三个方面均表现优异的矫正材料仍属稀缺。大多数矫正材料无法同时满足抗菌和智能化监测的要求，抗菌性能难以持久，且智能化监测功能单一或效果不佳。因此，探究一种具有优良抗菌性能、智能化监测的矫正材料及其制备方法，将为医学矫正领域提供一种全新的解决方案，显著提升治疗效果和患者的使用体验。

技术实现思路

1、为解决现有技术中，现有矫正材料在应用中舒适性、抗菌性和智能化方面的不足的技术问题，本发明主要提供了一种3d打印抗菌矫正材料添加物、含该添加物的矫正材料以及该矫正材料的制备方法，具体方案如下：

2、一种3d打印抗菌矫正添加物，包括mxene和原位合成于mxene表面的氧化锌。

3、一种采用上述的3d打印抗菌矫正添加物的矫正材料，按质量份计，包括0.1～5份权利要求1所述添加物、70～100份abs塑料和0.1～30份聚氨酯。

4、一种上述的矫正材料的制备方法，包括以下步骤：

5、a，abs塑料、聚氨酯分别进行粉碎形成细粉；

6、b，将粉碎后的abs塑料、聚氨酯和添加物使用球磨机均匀混合，形成均匀的复合粉末；

7、c，将复合粉末放入螺杆挤出机，通过加热以及螺杆的旋转，将复合粉末熔融并且挤出丝材；

8、d，将挤出的丝材进行拉伸，对拉伸后的丝材进行快速冷却，定型并稳定其尺寸，得到矫正材料丝材；通过3d打印机将矫正材料丝材按照模型打印，即得矫正材料。

9、一种上述的矫正添加物在矫正和/或支持生物体组织的设备中的应用，所述物品所受应力产生变化时，物品的电阻产生相应变化。

10、采用上述方案，本发明方法具有以下优点：

11、1、本发明在mxene表面合成了zno纳米粒子，zno纳米颗粒均匀分布在mxene表面，合成的mxene-zno纳米粒子同时具有抗菌性、导电性以及传感性，与其他组分复合时性能更加稳定。

12、2、本发明增强了材料的抗菌性能，能够有效抑制细菌的生长，使矫正材料具备持久的抗菌效果，有效预防细菌滋生和感染，降低患者的感染风险。

13、3、本发明的矫正材料具有优异的传感性能，能够与检测装置配合，监测应力变化等参数，及时了解患者的佩戴状态、矫正进程，以及时调整和干预制定合适的治疗方案例如更换矫正材料，实现智能矫正，提升矫正的精确性和有效性，提高患者的依从性。

14、4、本发明利用3d打印技术的灵活性，可根据患者的具体情况和需求，提供个性化的方案，实现矫正材料的一体化设计和制造，并且简化了制备工艺，降低了生产成本，提高了生产效率。

15、5、本发明采用abs与聚氨酯的复合解决了传统矫正材料佩戴舒适性差的问题，abs的高强度和聚氨酯的柔韧性确保矫正材料在使用中的稳定性和耐用性，聚氨酯的柔韧性改善了矫正材料在佩戴过程中的舒适性，提升患者的依从性。

16、6、本发明可以改善矫正材料的舒适性，确保在矫正过程中能够提供适宜的矫正力，以提高患者的舒适度减少因材料刚性过大引起的不适和疼痛。

17、7、本发明的添加物，以及矫正材料应用范围广，可应用于矫正鞋垫、脊柱矫正等器材中，使用门槛低。

技术特征：

1.一种3d打印抗菌矫正添加物，其特征在于，包括mxene和原位合成于mxene表面的氧化锌。

2.根据权利要求1所述的3d打印抗菌矫正添加物，其特征在于，其制备包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的3d打印抗菌矫正添加物，其特征在于，s1所述mxene粉末与醋酸锌的摩尔比为(2～3):1；醋酸锌的浓度为0.01～0.1mol/l；氢氧化钠的浓度为1～2mol/l。

4.根据权利要求2所述的3d打印抗菌矫正添加物，其特征在于，s2所述水热反应的温度为100～120℃，反应时间为20～28h。

5.一种采用权利要求1～4任意一项所述的3d打印抗菌矫正添加物的矫正材料，其特征在于，按质量份计，包括0.1～5份权利要求1所述添加物、70～100份abs塑料和0.1～30份聚氨酯。

6.一种权利要求5所述的矫正材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的矫正材料的制备方法，其特征在于，步骤b所述球磨的转速为800～1500r/min，时间为2～4h。

8.根据权利要求6所述的矫正材料的制备方法，其特征在于，步骤c所述螺杆挤出机温度设置为：第一加热区温度为180～200℃，第二加热区温度为200～220℃，第三加热区温度为220～240℃，喷嘴温度为210～230℃。

9.根据权利要求6所述的矫正材料的制备方法，其特征在于，步骤d所述3d打印温度为250℃，喷嘴直径为0.2-0.5mm，打印速度为30-60mm/min；层厚为0.1～0.4mm。

10.一种权利要求1所述的矫正添加物在制备矫正和/或支持生物体组织的物品中的应用，其特征在于，所述物品所受应力产生变化时，物品的电阻产生相应变化。

技术总结
本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印抗菌矫正材料及其制备方法，基于水热合成法制备功能性纳米复合材料MXene‑ZnO，利用挤出成型制备丝材，进一步基于3D打印技术构建具有个性化的矫正材料。本发明的矫正材料的具有抗菌性、舒适性以及智能化，能够提升患者的依从性以及治疗效果。

技术研发人员：陈凯,陈琴,邵漠宇,周芳丽,王俊琪,顾泽敏
受保护的技术使用者：南京云兮生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/26