[发明专利]一种镁合金/生物陶瓷多孔支架及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种镁合金/生物陶瓷多孔支架及其制备方法和应用，属于生物医学材料技术领域，所述复合材料以镁合金作为支架的框架结构，在支架表面涂覆一层生物活性陶瓷浆料，利用高温脱脂、烧结法可以制得支架成品；所述支架可以在没有模具的条件下实现多孔结构化设计，具有一定的机械强度和良好的生物活性，能够很好的应用于骨组织工程领域。本发明生物支架框架结构使用3D打印金属材料作为支撑结构，表面涂覆一层较为均匀的生物陶瓷材料，烧结后具有良好的生物活性。

技术领域

本发明属于生物医学材料技术领域，涉及一种镁合金/生物陶瓷多孔支架及其制备方法和应用。

背景技术

生物医用材料也称为生物材料，主要的目的是在临床直接接触或适用于生物体时具有一定的医疗功能。目前临床上生物医用材料主要包含三个大类，即生物陶瓷材料、医用金属材料、医用高分子材料等，其通常的作用是作为骨替代修复或者引导骨再生。

在骨组织工程中，生物支架往往需要满足多种性能，包括适合人体的结构强度，良好的生物相容性并且具有一定的骨引导特性，同时，生物支架需要有一定的溶解性，溶解释放的离子能够为周围细胞提供生长所需的元素。

在骨组织修复领域，可降解的镁合金是一种理想的材料，具有很好的应用前景，但是镁金属本身的降解特性又在一定程度上限制了其发展，镁金属在体内降解时会释放氢气，并且在一定程度上改变周围组织的pH数值，影响周围细胞的正常生理状态。现有的研究表明，纯镁不适合作为骨修复材料，在镁基体不变的条件下，表面改性虽然暂时能够改善其生物活性，但是无法从根本上改善以上提出的问题。

生物陶瓷材料可以直接作用于人体或者与人体直接相关的生物、医用、生物化学等的陶瓷材料。作为生物陶瓷材料，需要具备如下基本条件：生物相容性、力学相容性、与生物组织有优异的亲和性以及具有一定的灭菌性并且具有良好的物理、化学稳定性。

现有的研究表明多孔生物支架在骨组织工程中有重要的作用，细胞的生长到支架内部需要较高的孔隙率和较多的孔隙结构。因此对于骨组织工程中的生物支架，需要满足合适的力学性能、较高的孔隙率，但从结构强度上较高的孔隙率就会限制支架的强度，骨组织支架迫切需要一种具有较高孔隙率和具有合适的力学性能。另外，细胞生长和代谢需要的孔径也有所不同，大孔结构能够在细胞生长的过程中起到营养的运输、代谢产物的输送，小孔结构可以允许微组织长入。研究表明，孔径在380～405μm的支架适合软骨细胞和成骨细胞的生长，孔径在186～200μm的支架适合成纤维细胞生长，孔径在290～310μm的支架适合新骨的生长，基于以上考虑，多孔结构支架更符合植入的需求。

发明内容

本发明提供了一种镁合金/生物陶瓷多孔支架及其制备方法和应用，所述复合材料以镁合金作为支架的框架结构，在支架表面涂覆一层生物活性陶瓷浆料，利用高温脱脂、烧结法可以制得支架成品。所述支架可以在没有模具的条件下实现多孔结构化设计，具有一定的机械强度和良好的生物活性，能够很好的应用于骨组织工程领域。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种镁合金/生物陶瓷多孔支架，所述多孔支架以镁合金为框架结构，所述镁合金框架结构的表面涂覆生物活性陶瓷材料；所述支架具有不同直径的孔，孔径分别为500μm-1mm和100μm以下。

一种镁合金/生物陶瓷多孔支架的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：模型建立：使用三维建模软件绘制支架三维图，保存格式为STL；

步骤2：模型切片：使用模型切片软件，对步骤1得到的文件进行切片，保存格式为AFF；

步骤3：模型打印：将步骤2得到的文件导入到3D打印机中，将配制好的镁合金粉末放入到打印机中，得到多孔支架的整体框架结构；

步骤4：去除支撑：将步骤3得到的支架去掉支撑结构，然后对支架表面进行喷砂处理；