[发明专利]BMP2-PLA/HAP复合材料骨修复支架的制备方法

说明书

本发明公开了一种BMP2‑PLA/HAP复合材料骨修复支架的制备方法。所述方法先将质量比为10％～20％：1的纳米级羟基磷灰石粉末和医用级PLA塑料粉末混合，熔融后，挤出拉丝，得到3D打印用的PLA/HAP耗材，再设置3D打印参数，控制打印喷头温度为200～220℃，打印底板温度为20～50℃，打印速度为20～40mm/s，冷却风扇转速为2000～2500rpm，导入骨修复支架三维模型后开始打印，得到PLA/HAP复合材料骨修复支架，最后将支架浸泡于0.25～2mg/mL的BMP2的壳聚糖醋酸溶液中，得到BMP2‑PLA/HAP复合材料骨修复支架。本发明采用3D打印技术，以纳米级羟基磷灰石粉末和医用级PLA塑料粉末为原料，负载具有高生物诱导性的BMP2骨生长因子，制得的羟基磷灰石/PLA复合材料，具有高强度、高硬度和抗冲击强度，并且具有良好的抗菌性和良好的生物相容性及骨诱导性。

技术领域

本发明属于医用骨科材料技术领域，涉及一种BMP2-PLA/HAP复合材料骨修复支架的制备方法，具体涉及一种基于3D打印技术的BMP2-PLA/HAP复合材料骨修复支架的制备方法。

背景技术

羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HAP)(Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)是人体和动物骨骼的主要无机成分，具有良好的生物活性和骨传导性。HAP植入人体后，Ca²⁺和P³⁺会游离出HAP的表面，从而被身体组织吸收，并生长出新的组织。人体骨磷灰石的结构长约40～60nm的，宽约20nm，主要基本单元是针状或棒状磷灰石晶体。

聚乳酸(PLA)塑料是由乳酸作为单体合成，具有良好的力学综合性能和生物相容性。PLA有极好的抗冲击强度，良好的机械强度，硬度和一定的耐磨性。同时它具有良好的生物可吸收性，在体内可降解为乳酸单体，进一步随乳酸循环代谢成二氧化碳与水，是制备骨修复支架的理想材料。

骨形态发生蛋白2(BMP2)是骨髓间充质干细胞(MSCs)成骨的有效诱导剂。BMP2的常规应用涉及BMP2蛋白的直接掺入或离体BMP2基因转移到其移植前的干细胞中(Xue J,Lin H,Bean A,et al.One-Step Fabrication of Bone Morphogenetic Protein-2 Gene-Activated Porous Poly-L-Lactide Scaffold for Bone Induction.[J].MolecularTherapy Methods&Clinical Development,2017,7(1):50-59.)。在促进骨缺损修复中，其作用几乎与自体骨的效果相似，在一定条件下，它能诱导未分化的间充质细胞向骨系细胞转化，促进骨细胞的生长增殖(Han L,Wang M,Sun H,et al.Porous titanium scaffoldswith self-assembled micro/nano hierarchical structure for dual functions ofbone regeneration and anti-infection.[J].Journal of Biomedical MaterialsResearch Part A,2017:1-14.)。

3D打印也被称为增材制造(AM)，快速成型(RP)，是通过计算机逐层分层和打印三维模型层的过程。3D打印有很多优点：①保存材料，提高材料利用率和降低成本；②可以实现高精度和高复杂性，并且可以制造使用传统方法无法制造的非常复杂的零件；③不需要传统工具，夹具，机床或者任何工具，可以直接从任何三维CAD图形生成真实世界的产品；④可以自动，快速，直接和准确地将计算机的三维设计转换为物理模型，甚至直接制造零件或模具，从而有效缩短产品开发周期；⑤3D打印无需集中，固定的制造车间和分布式生产；⑥可以打印组装产品，从而降低装配成本，甚至可以挑战大规模的生产方法。

发明内容