[发明专利]一种生物陶瓷表面涂覆活性有机物植入体的制备方法

说明书

本发明公开了一种生物陶瓷表面涂覆活性有机物植入体的制备方法，属于医工结合领域，采用所述制备方法得到的植入物支架既保留了陶瓷材料优异的力学性能，表面涂层又能有效改善植入物的生物活性。本发明包括以下步骤：利用3D打印的方式制备陶瓷坯体，利用陶瓷坯体表面未固化的陶瓷浆料，在表面粘附能够诱导组织生长的材料，然后在紫外光下进行二次固化，得到带有涂层的支架坯体，支架坯体经过脱脂和烧结，最终得到具有机械强度的陶瓷支架，而后将提前预制好的生物活性材料涂覆在支架表面，使用紫外光进行固化，最终得到具有多孔结构的医学植入物支架。

技术领域

本发明属于医工结合领域，具体涉及一种生物陶瓷表面涂覆活性有机物植入体的制备方法。

技术背景

近年来，3D打印技术发展势头迅猛，在各行各业都能看到它的身影。将3D 打印技术应用于骨修复，可以规避传统骨移植存在的一些弊端，并带来一系列可以用作骨缺损修复的材料。例如金属材料、生物陶瓷材料、高分子材料、复合材料等等。这些材料利用3D打印技术可以实现个性化定制，能够很好的匹配生物骨的形态。另外利用3D打印技术可以实现复杂多孔结构的生产，如多孔结构，这有利于养分的运输和细胞组织的生长，对骨修复具有重要意义。

虽然这些材料能够达到作为骨缺损修复某些方面的要求，在其他方面却存在缺陷。金属材料有着卓越的力学性能，能够承担较大的力，但作为植入物其生物相容性较差，长期处于人体体液环境会出现腐蚀，金属离子析出等问题，对人体造成损害。另外金属弹性模量无法与人骨相匹配，容易导致应力屏蔽，造成植入物松动。在高分子材料中应用较为广泛的PLA(聚乳酸)，GelMA(甲基丙烯酸酰化水凝胶)，HA(壳聚糖)，透明质酸等具有良好的生物降解性能。遗憾的是，过快的降解速率、较低的强度限制了它的在骨骼修复领域的使用。

生物陶瓷是一种常用的结构陶瓷，力学性能优良，具有耐磨性和化学稳定性，目前常用的生物陶瓷有氧化锆，硅酸钙，磷酸三钙，羟基磷灰石，因为具有良好的生物相容性，在生物学和医学上广泛应用。然而，相较于有机物的植入物，生物陶瓷的生物活性相对较低。而具有良好生物活性的有机物植入物材料往往可以实现细胞生长入有机物中，在骨植入的过程中，有机物可以模拟软骨组织，从结构上实现仿生骨。

此外，相较于传统的制造方法，3D打印技术有着生产快速，个性化定制的优点；光固化成型技术是目前最为常见的陶瓷3D打印技术。通过计算机绘制三维模型实现复杂结构的设计，并且针对生物植入物内部所需的多孔结构也可以实现孔隙大小和孔隙率的设计。复杂的多孔结构可以满足组织的再生。该技术将光敏树脂和陶瓷粉体进行混合，利用在特定光波下固化的特性，实现打印复杂的多孔结构，经过后续的脱脂和烧结得到具有机械强度的支架。

发明内容

本发明提出了一种生物陶瓷表面涂覆活性有机物植入体的制备方法，采用所述制备方法得到的植入物支架既保留了陶瓷材料优异的力学性能，表面涂层又能有效改善植入物的生物活性。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种生物陶瓷表面涂覆活性有机物植入体的制备方法，包括以下步骤：利用 3D打印的方式制备陶瓷坯体，利用陶瓷坯体表面未固化的陶瓷浆料，在表面粘附能够诱导组织生长的材料，然后在紫外光下进行二次固化，得到带有涂层的支架坯体，支架坯体经过脱脂和烧结，最终得到具有机械强度的陶瓷支架，而后将提前预制好的生物活性材料涂覆在支架表面，使用紫外光进行固化，最终得到具有多孔结构的医学植入物支架。

以上所述方法具体包括以下步骤：

步骤1、建模：使用三维软件绘制多孔支架的三维模型，保存的格式为.STL；

步骤2、浆料制备：将光敏树脂、生物活性陶瓷、分散剂进行混合，瓷粉末和树脂的质量比为(1～4)：1，分散剂的质量为浆料总质量的1～3％，搅拌速率为1000-1200rpm下真空搅拌30分钟至均匀；