[发明专利]具有抗菌和促进骨整合功能的3D打印支架的制备方法

说明书

本发明属于生物医学3D打印技术领域，具体是关于一种具有抗菌和促进骨整合功能的3D打印PEEK显影支架的制备方法。所述的具有抗菌和促进骨整合功能的3D打印PEEK显影支架是将氧化铈、碘海醇、磷酸钙、硫酸钡显影剂与PEEK材料进行混合后制备成3D打印线材，利用3D打印机制备成所需要的PEEK显影支架。然后将PEEK显影支架进行表面功能化处理，分别将具有抗菌和促骨修复功能的多肽接枝到3D打印PEEK支架的表面即可形成具有抗菌和促进骨整合功能的3D打印PEEK显影支架。本发明制备的3D打印PEEK支架不仅在影像学仪器上具有显影效果，还能够在手术过程中避免感染以及在后续的过程中促进支架与宿主骨的整合。

技术领域

本发明属于生物3D打印技术领域，具体涉及一种具有抗菌和促进骨整合功能的3D打印支架的制备方法。

背景技术

3D打印技术是实现个性化骨缺损临床精准修复的重要方法之一。PEEK以其所具有的耐高温、耐腐蚀、易加工、高强度等一系列优异的性能已经被广泛应用于颌面、颅骨修复体、胸廓修复体、椎间融合器等，同时以PEEK为原料采用3D打印技术所制备植入物在临床上的应用也正在被世界各地所重视和推广。但是，作为骨科修复材料也存在着一些问题：首先，由于其属于高分子材料，其在X光、CT等仪器中的显影效果较差，这就导致了在术中和术后过程中很难通过C臂透视、X光等手段确认PEEK植入物的位置和角度是否准确和精确，同时也影响了手术的精准性；其次，PEEK材料本身属于生物惰性的高分子，这也导致了其较难与周围的宿主骨之间的界面整合性较差，对于支架在体内的稳定性影响较大，特别是对于颌面骨或颅骨等难以固定的部位影响更大；另外，作为骨科植入物，由于创面较大，且植入物作为异物时常会导致感染，感染性的骨缺损病程较为复杂，难以治愈，大大降低了患者的生活质量。

因此，为了解决目前3D打印PEEK支架在临床上所存在的上述问题，需要制备出具有抗菌和促进骨整合功能的3D打印PEEK显影支架。本发明首先通过配方设计在PEEK中混入具有显影效果的物质，增强其显影效果；其次，通过PEEK显影支架进行表面功能化处理，分别将具有抗菌和促骨修复功能的多肽接枝到3D打印PEEK支架的表面形成具有抗菌和促进骨整合功能的3D打印PEEK显影支架。本发明能够解决PEEK支架在骨修复后检查困难及PEEK支架与宿主骨整合性差而导致的稳定性差的问题。

发明内容

为了解决目前PEEK支架材料在骨科修复过程中所遇到的显影性能相对较差及与宿主骨整合性能差的问题，本发明提供了一种具有抗菌和促进骨整合功能的3D打印PEEK显影支架的制备方法。该方法能够解决PEEK支架在骨修复后检查困难及PEEK支架与宿主骨整合性差而导致的稳定性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明的具有抗菌和促进骨整合功能的3D打印PEEK显影支架的制备方法包括如下步骤：

1)将PEEK粉末、氧化铈、碘海醇、磷酸钙、硫酸钡混合均匀后，利用双螺杆挤出机在高温下混合均匀；然后挤出形成3D打印所需的线材；设计支架的三维结构，利用熔融挤出式3D打印机打印成PEEK显影支架；

2)将PEEK显影支架浸入到浓H₂SO₄和浓HNO₃的混合溶液中搅拌反应后得到PEEK-NO2；

3)将清洗和干燥后的PEEK-NO2支架放置到SnCl₂与HCl的混合溶液中搅拌反应，洗涤和干燥后得到氨基化的PEEK-NH2显影支架；

4)将PEEK-NH2支架表面的-NH2基团通过反应转变为马来酰亚胺基团(-Mal)，即可得到PEEK-Mal支架；然后将PEEK-Mal支架浸没到具有抗菌功能的多肽和促骨修复功能的多肽溶液中反应，洗涤和干燥后即可得到具备具有抗菌和促进骨整合功能的3D打印PEEK显影支架。