一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法
技术领域
1.本发明属于3d打印技术领域，涉及一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法。
背景技术：
2.在骨科领域,由于严重创伤、骨肿瘤、骨髓炎等多种原因所致的骨缺损十分常见。目前常用的骨修复材料包括自体骨和金属假体。自体骨增加了患者的创伤和痛苦；金属假体存在松动、断裂等问题。
3.因此,人工骨替代材料移植修复骨缺损成为医学重点，人工骨是指可以替代人体骨或者修复骨组织缺损的人工生物材料，当需替换关节或治疗骨断裂时，最理想的方式是通过组织再生功能实现骨的自身修复，然而在许多情形下，人体骨并不能实现自身修复，例如骨组织坏死，骨关节创伤，这时就需要人工骨的帮助，理想人工骨材料的研制是医学和生物材料科学领域的一个重要课题。
4.由于目前现有工艺及材料制备的人工骨很难与天然骨相匹配，导致人工骨的与患者产生较为强烈的排斥性，同时骨吸收的现象导致正常骨被人工骨吸收，不具备良好的组织相溶性，使用不便，为此，我们提供一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于提供一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法，所述人工骨由骨髓打印基体和骨体打印基体，所述骨髓打印基体的材料为聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物，所述骨体打印基体的材料为改性聚醚醚酮，人工骨的3d打印步骤如下：s1：通过医学影像技术获取根据患者的骨缺损三维数据，再将骨缺损三维数据输入到计算机辅助软件中，利用3d重建模块构建实体模型，在计算机上保存为通用格式的文件；s2：将步骤s1得到的文件经过成形机数控的格式转换，转化为stl格式文件，再用med cad软件切出厚度为0.15mm的片层，整理成片层文件夹；s3将步骤s2中得到的片层文件夹传到自动喷射成型机中，并在自动喷射成型机的料箱处加入对应的聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物和改性聚醚醚酮，选择与人工骨形体相似的沉积器和沉积体，选用超音速雾化喷嘴，采用喷射成形工艺，打印出骨缺损相匹配的数字化人工骨。
7.在上述的一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法中，所述聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物的制备工艺如下：第一步：按照重量比为60：30：10的比例，反应釜中依次加入乳酸和乙醇酸，再加入过量的质子酸催化剂，搅拌下加热至120～140℃，在-0.045～-0.06mpa的真空下蒸馏脱水3
～4小时；第二步：在第一步的产物中加入胶原蛋白，在-0.085～-0.097mpa的真空下预聚7～9小时，再加热至150～160℃，真空缩聚10小时即可得聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物。
8.在上述的一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法中，所述改性聚醚醚酮的制备工艺如下：第一步骤：在反应器内，选择1,4-双(4-苯氧基苯甲酰基)苯与对苯二甲酰氯及间苯二甲酰氯，加入到液态反应介质中并使其同时溶解；第二步骤：在第一步骤的基础上，投入催化剂；向反应溶液内部吹入惰性气体并进行搅拌1～2小时，再加入纳米级的表面活性陶瓷，继续搅拌3～4小时，获得改性聚醚醚酮。
9.在上述的一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法中，所述聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物在制备的过程中，优选的重量比为60～70：20～30：5～10，且在第二步完成之后，可依据患者的实际病情，配合胶原蛋白的活性，加入适量的骨生长因子。
10.在上述的一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法中，所述表面活性陶瓷可为纳米级生物活性玻璃、纳米级玻璃陶瓷和纳米级羟基磷灰石的一种。
11.在上述的一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法中，所述步骤s3中，自动喷射成型机打印人工骨的工作参数设置如下：层厚：0.1～0.2mm；填充密度：20～30%；轮廓丝宽：0.6mm；支撑与实体间隙：0.50～0.70mm；喷头温度：320℃；工作台温度：60-65℃；打印填充角度：30～45
°
；收缩因子：1.0032。
12.在上述的一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法中，所述骨髓打印基体的孔隙率在65-70％，所述骨体打印基体的孔隙率在5-10％，所述骨生长因子在骨髓打印基体的附着率为0-35%。
13.在上述的一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法中，所述聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物的分子量在100000-120000，所述改性聚醚醚酮的分子量在80000-90000，所述聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物和改性聚醚醚酮占比为1.25:1。
14.与现有技术相比，本发明一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法的优点为：骨髓打印基体的材料为聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物，骨体打印基体的材料为改性聚醚醚酮，能实现人工骨与患者病变部位的完美匹配，且根据病情添加骨生长因子在骨髓打印基体，促进骨形成，同时具有与人类骨结构相似的孔隙率、孔径大小和力学性能，经3d打印制备的人工骨具有明显的分层结构，具有好的组织相容性，成分与人体骨骼基本一致，几乎无损伤性及排异性，无异物不适感。
具体实施方式
15.以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
16.本发明一种3d打印数字化人工骨的3d打印方法，人工骨由骨髓打印基体和骨体打印基体，所述骨髓打印基体的材料为聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物，所述骨体打印基体的材料为改性聚醚醚酮，人工骨的3d打印步骤如下：s1：通过医学影像技术获取根据患者的骨缺损三维数据，再将骨缺损三维数据输
入到计算机辅助软件中，利用3d重建模块构建实体模型，在计算机上保存为通用格式的文件；s2：将步骤s1得到的文件经过成形机数控的格式转换，转化为stl格式文件，再用med cad软件切出厚度为0.15mm的片层，整理成片层文件夹；s3将步骤s2中得到的片层文件夹传到自动喷射成型机中，并在自动喷射成型机的料箱处加入对应的聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物和改性聚醚醚酮，选择与人工骨形体相似的沉积器和沉积体，选用超音速雾化喷嘴，采用喷射成形工艺，打印出骨缺损相匹配的数字化人工骨。
17.实施例一聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物的制备工艺如下：第一步：按照重量比为60：30：10的比例，反应釜中依次加入乳酸和乙醇酸，再加入过量的质子酸催化剂，搅拌下加热至120～140℃，在-0.045～-0.06mpa的真空下蒸馏脱水3～4小时；第二步：在第一步的产物中加入胶原蛋白，在-0.085～-0.097mpa的真空下预聚7～9小时，再加热至150～160℃，真空缩聚10小时即可得聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物。
18.实施例二改性聚醚醚酮的制备工艺如下：第一步骤：在反应器内，选择1,4-双(4-苯氧基苯甲酰基)苯与对苯二甲酰氯及间苯二甲酰氯，加入到液态反应介质中并使其同时溶解；第二步骤：在第一步骤的基础上，投入催化剂；向反应溶液内部吹入惰性气体并进行搅拌1～2小时，再加入纳米级的表面活性陶瓷（表面活性陶瓷可为纳米级生物活性玻璃、纳米级玻璃陶瓷和纳米级羟基磷灰石的一种），继续搅拌3～4小时，获得改性聚醚醚酮。
19.聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物在制备的过程中，优选的重量比为60～70：20～30：5～10，且在第二步完成之后，可依据患者的实际病情，配合胶原蛋白的活性，加入适量的骨生长因子。
20.骨髓打印基体的孔隙率在65-70％，骨体打印基体的孔隙率在5-10％，所述骨生长因子在骨髓打印基体的附着率为0-35%。
21.聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物的分子量在100000-120000，改性聚醚醚酮的分子量在80000-90000，所述聚乳酸-乙醇酸共聚物-胶原蛋白复合物和改性聚醚醚酮占比为1.25:1。
22.步骤s3中，自动喷射成型机打印人工骨的工作参数设置如下：层厚：0.1～0.2mm；填充密度：20～30%；轮廓丝宽：0.6mm；支撑与实体间隙：0.50～0.70mm；喷头温度：320℃；工作台温度：60-65℃；打印填充角度：30～45
°
；收缩因子：1.0032。
23.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。