[发明专利]可降解的金属/聚合物复合接骨板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可降解的金属/聚合物复合接骨板及其制备方法，涉及复合材料3D打印领域，包括：通过骨折部位扫描数据重建骨折部位的立体形貌，根据立体形貌设计接骨板的三维模型；根据骨折部位的生理特征选择适配的可降解金属材料和可降解聚合物材料；按照三维模型对可降解金属材料进行选区激光熔化打印，制备接骨板的骨架部分；将骨架部分与模具组装，将可降解聚合物材料浇注至组装后的模具中，冷却后去除模具，得到金属/聚合物复合接骨板。将较高强度和较高刚度的可降解金属与低刚度高韧性的可降解聚合物通过结构设计相互组合，构建具备梯度降解性能的复合接骨板，增强了接骨板对人体骨折修复阶段的适应性。

技术领域

本发明涉及复合材料3D打印技术领域，尤其涉及一种可降解的金属/聚合物复合接骨板及其制备方法。

背景技术

骨折是医学领域中一种常见的创伤，目前主要以手术治疗方法为标准，其中接骨板治疗能显著改善术后修复、提高治疗效率，成为了修复肢体骨折固定最常见的方法之一。骨折完整修复过程包括骨愈合和骨重建两个阶段，骨愈合阶段(骨折治疗初期)是骨折处新生骨组织的形成与连接，骨重建(骨折治疗中后期)是指骨折处新生骨组织在力学刺激下结构重新构建和力学强化。

目前接骨板常用的材料为钛合金和不锈钢等金属材料，尽管其具有较高的强度和刚度、耐腐蚀性等优点，利于骨折初期愈合，但模量远高于自然骨，容易引起应力遮挡，导致骨质疏松、骨溶解等情况。因此，目前的接骨板材料存在着与人体骨折修复阶段适应性差的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可降解的金属/聚合物复合接骨板及其制备方法，旨在解决接骨板材料与人体骨折修复阶段适应性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种可降解的金属/聚合物复合接骨板制备方法，该方法包括：

通过骨折部位扫描数据重建骨折部位的立体形貌，根据所述立体形貌设计接骨板的三维模型；

根据骨折部位的生理特征选择适配的可降解金属材料和可降解聚合物材料；

按照所述三维模型对所述可降解金属材料进行选区激光熔化打印，制备接骨板的骨架部分；

将所述骨架部分与模具组装，将所述可降解聚合物材料浇注至组装后的模具中，冷却后去除所述模具，得到金属/聚合物复合接骨板。

可选地，所述根据骨折部位的生理特征选择适配的可降解金属材料和可降解聚合物材料的步骤包括：

确定所述生理特征中的力学性能特征和骨愈合特征；

根据所述力学性能特征确定接骨板的力学条件，根据所述骨愈合特征确定接骨板的降解条件；

综合所述力学条件和所述降解条件，选择适配的可降解金属材料和可降解聚合物材料。

可选地，在所述根据骨折部位的生理特征选择适配的可降解金属材料和可降解聚合物材料的步骤之后，还包括：

根据所述生理特征确定骨折部位的骨重建阶段特征和骨愈合阶段特征；

基于所述骨重建阶段特征和所述骨愈合阶段特征，采用拓扑优化技术对接骨板进行材料分布优化，得到优化后的三维模型。

可选地，所述将所述骨架部分与模具组装，将所述可降解聚合物材料浇注至组装后的模具中，冷却后去除所述模具，得到金属/聚合物复合接骨板的步骤包括：

根据所述三维模型设计模具内部形状，将所述骨架部分置于所述模具内部进行组装；

将组装后的模具置于真空或高压环境中，在100-400℃下将所述可降解聚合物材料浇注至组装后的模具中；

根据预设的冷却曲线进行冷却处理，去除所述模具后得到金属/聚合物复合接骨板。