[发明专利]一种高强度的生物活性多孔支架制造方法

说明书

本发明公开了一种高强度的生物活性多孔支架制造方法，通过利用三维打印装置控制打印过程中的工艺参数挤出具有生物活性的生物墨水，利用高粘度的生物墨水具有自我支撑的特性，通过层层堆积方式获得孔道结构完全贯通的有序的多孔支架，再通过生物玻璃辅助烧结工艺得到高强度的生物活性多孔支架。该方法利用三维打印装置可以随意设置打印参数，控制支架的尺寸，形状，孔径，孔的形状，得到想要的支架结构，同时通过优化的烧结工艺，使得支架在高的孔隙率下，仍然具有高的力学强度。本发明的方法操作简单，成本低，制造的高强度的生物活性多孔支架在骨组织修复方面能得到很好的应用。

技术领域

本发明涉及组织工程技术领域，尤其是涉及一种高强度的生物活性多孔支架制造方法。

背景技术

由于外部力所致的骨缺损、微创手术造成的骨缺损以及骨肿瘤和炎症所致的骨组织坏死等一系列骨损伤的快速完全再生修复是相关领域的研究热点，也是目前临床医学的难题。以前，人类主要用具有高力学强度的金属、合金或者是生物惰性陶瓷人工材料对人体骨缺损部位进行修补、填充、替代等处理，尽管骨骼具有良好的自我再生能力，但是填充这些稳定性高并且生物惰性的人工植入物所在的损伤部位的骨骼并不能较快的自我完全再生修复，填充物只是发挥力学支撑作用，于是，人们开始研究生物可降解的，力学性能好的，生物活性优良的，降解过程与人体骨再生修复过程相匹配的材料。

最近，硅酸钙生物陶瓷在组织工程领域受到了越来越多的重视，由于其优异的生物活性，利用造孔剂法，泡沫复制法等方法制造出了多孔的生物陶瓷支架，但已有的方法制造出的硅酸钙陶瓷支架难以有效地控制孔的形状和尺寸，一般为圆形，尺寸不均一，而且孔道结构不贯通，营养物质不能输送到支架内部，内部的代谢物也无法顺利通过孔道排出，导致骨组织无法顺利的长入支架内部，而且其力学强度不高，随着支架在体内的降解，其强度更是下降明显，在外部力学的刺激作用下，会导致结构崩塌，无法为骨组织长入提供一个完整的稳定空间结构，不利于体内骨的生成。

目前，有不少人提出用表面修饰，掺杂其他材料的方法进行强度增强，强度得到了明显的提高，但强度也只是从0.1MPa增强到了几兆帕，离所需要的强度值还有很大的距离，因为松质骨的力学强度在2～13MPa，密质骨的强度在100～150MPa。

发明内容

基于已有的制造的多孔支架结构力学强度低，孔道结构不贯通，孔径难控制等不足，本发明提供了一种高强度的生物活性多孔支架制造方法，利用三维打印装置和生物玻璃辅助烧结工艺，通过控制打印过程中的工艺参数，使得相邻两层生物墨水线条之间能够粘合，获得不同孔径，不同孔形状的孔道完全贯通的多孔支架，最后通过烧结工艺得到所需的高强度的生物活性多孔支架。

一种高强度的生物活性多孔支架制造方法，包括：利用三维打印装置打印具有生物活性的生物墨水，通过控制打印过程中的工艺参数，使得相邻两层生物墨水线条之间能够粘合，获得不同孔径，不同孔形状的孔道完全贯通的多孔支架，再通过生物玻璃辅助烧结工艺得到高强度的生物活性多孔支架。

作为优选，所述的高强度的生物活性多孔支架制造方法的具体步骤如下：

(1)将生物活性粉体材料和生物玻璃粉体材料预先混合，得到所需掺杂比例的生物玻璃粉体材料和生物活性粉体材料的混合粉末；

(2)制备用于粘结所述混合粉体的凝胶水溶液；

(3)把所述的混合粉末和所述的凝胶水溶液混合均匀，得到高粘度的生物墨水；

(4)将生物墨水加入到与三维打印装置中，设置打印参数，按照预先设定的指令，逐层打印生物墨水线条，通过控制打印过程中的工艺参数，使得相邻两层生物墨水线条之间通过对应的接触部位粘合，获得不同孔径，不同孔形状的孔道完全贯通的多孔支架结构；

(5)将整个多孔支架结构在烘箱中干燥，再通过生物玻璃辅助烧结，冷却得到高强度的生物活性多孔支架。