[发明专利]3D打印多孔聚醚醚酮支架及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种3D打印多孔聚醚醚酮支架及其制备方法和用途，该方法包括如下步骤：扫描骨关节处的损伤区域以获得对应的三维数据；根据所获得的三维数据进行建模以得到可填充所述损伤区域的填充物模型；根据所述填充物模型进行3D打印以制得支架。通过3D打印技术制作呈多孔结构的支架，能够降低支架的弹性模量及硬度，使得该支架能够与骨关节处的软骨、骨‑软骨、半月板和腱骨等软组织的生物力学特性相匹配，解决了聚醚醚酮材料应用于软组织损伤修复存在的困难。

技术领域

本发明涉及高分子3D打印技术领域，特指一种3D打印多孔聚醚醚酮支架及其制备方法和用途。

背景技术

骨关节由相邻的骨之间借结缔组织构成的囊相连，骨与骨间接连接称骨关节。相对的骨面之间有腔隙，腔内含有少量滑液，它的活动幅度较大，每个关节都有关节面、关节囊和关节腔，某些关节还有韧带、关节盘和半月板等辅助结构。

骨关节处的软组织，如软骨、骨-软骨、半月板和腱-骨等，由于自身独特的组织结构性能，在损伤后往往难以自我愈合。随着组织工程再生医学的发展，基于支架材料的组织工程策略给如软骨、骨-软骨、半月板和腱-骨等软组织的再生修复带来了新的希望。现有支架材料可分为可降解材料和不可降解材料，其中的可降解材料包括胶原为主的天然生物基材料(比如脱细胞基质材料等)和可降解的高分子聚合材料(比如聚乳酸、聚己内酯等)，在可降解材料介导的组织修复复建中，其难以克服的困难在于两方面，一方面是支架材料的生物力学性能与修复重建组织的初始力学匹配问题；另一方面是支架材料在降解与组织重建过程中的力学动态平衡性问题。而不可降解材料如聚氨酯等，尽管可以避免可降解材料的初始力学匹配问题和降解过程中动态力学平衡性问题，但其存在与周围组织的整合问题，不利于组织长入，整合性较差。

聚醚醚酮材料是经美国食品药品监督管理局批准上市的骨移植材料，是一种半结晶的高分子材料，具有耐高温、自润滑、耐腐蚀等物理化学性能。聚醚醚酮属于一种不可降解的特种高分子材料，其压缩弹性模量与皮质骨接近，可以避免金属及陶瓷类假体引起的应力遮挡，开始广泛被应用作为人工骨修复及替代材料。

但骨关节处的软骨、骨-软骨、半月板和腱-骨等软组织的弹性模量明显低于皮质骨，这就使得现有的聚醚醚酮材料不能用于骨关节处软组织的损伤修复，也即聚醚醚酮材料应用于软组织损伤修复存在困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种3D打印多孔聚醚醚酮支架及其制备方法和用途，解决现有的骨关节处软组织修复采用不可降解材料时存在的弹性模量不匹配的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种3D打印多孔聚醚醚酮支架的制备方法，包括如下步骤：

扫描骨关节处的损伤区域以获得对应的三维数据；

根据所获得的三维数据进行建模以得到可填充所述损伤区域的填充物模型，建模得到的填充物模型为多孔结构；

以聚醚醚酮作为打印材料并根据所述填充物模型进行3D打印，从而制得3D打印多孔聚醚醚酮支架。

本发明利用聚醚醚酮作为打印材料，通过3D打印技术制作呈多孔结构的支架，能够降低支架的弹性模量及硬度，使得该支架能够与骨关节处的软骨、骨-软骨、半月板和腱骨等软组织的生物力学特性相匹配，解决了聚醚醚酮材料应用于软组织损伤修复存在的困难。本发明利用3D打印技术构件弹性模量较低的三维多孔聚醚醚酮支架，具有作为骨关节处的软骨、骨-软骨、半月板和腱骨等软组织息修复替代物的良好前景，提高其实际应用价值。进一步地，该3D打印多孔聚醚醚酮支架具有多孔特征，能够增强支架的整合性，更加利于细胞及组织的长入。

本发明3D打印多孔聚醚醚酮支架的制备方法的进一步改进在于，所述的骨关节处的损伤区域包括软骨缺损区域、骨-软骨损伤区域、半月板损伤区域以及腱-骨损伤区域。