[发明专利]一种复合生物活性材料微区雕刻(3D)仿生人工骨的方法

摘要

本发明提供了一种复合生物活性材料微区雕刻(3D)仿生人工骨的方法，通过选择骨科硬质生物材料与活性细胞组织生长支架材料，通过仿生学配比，采用电脑三维设计进行3DMAX制作和3D打印的方法实现人工骨材料及结构的仿生，建立人工骨微循环结构及血液灌注的条件，建立成骨干细胞生长环境，即微血管床及生物活性支架。该方法制作的带微血管床及生物活性支架不仅建立了硬质材料(移植骨)与宿主骨的主动应答，解决了当前各种生物材料包括同种异体骨的人工骨材料与宿主骨主动融合问题，而且提高了骨移植的临床适应症范围，并可免除人工关节再置换和可拓宽人工骨及人工关节的应用空间。

主权项

一种复合生物活性材料微区雕刻(3D)仿生人工骨的方法，其特征在于，包括如下步骤：一、微区图案制作：采用电脑三维设计进行3DMAX制作(1)设计毛细血管床：在硬质生物材料溶胶‑凝胶法生物活性玻璃纳米粉体自成孔之间做管状连通，管径<φ100微米L1mm，管隙率10‑20％，形成毛细血管床及其血管床之间的交通连接；(2)设计活性生物支架：模拟人体骨骼骨小梁三维结构(孔)，制作φ300‑500微米，孔隙率30％细胞生长支架，与毛细血管床自然连接，形成自体细胞生长生物支架供氧体系；所述人体骨骼骨小梁三维结构(孔)呈不规则边界；(3)仿生骨小梁之间以100微米孔径规则、不规则联通；(4)表面开窗：血管床制作自然到达人工骨边缘，制作三维开口；(5)外形设计：根据易发生骨外伤的骨骼部位，设计不同规格、形态的高精仿生人体骨骼；二、微区雕刻：3D打印毛细血管床及自体细胞生长的生物活性支架(1)硬质生物材料：取溶胶‑凝胶法生物活性玻璃纳米(NBG)粉体；(2)自体细胞生长生物活性支架材料：取仿细胞膜材料磷酰胆碱类聚合物和甲壳素；(3)配比：按溶胶‑凝胶法生物活性玻璃纳米(NBG)粉体与磷酰胆碱类聚合物和甲壳素质量比8：1：1或7：1.5：1.5混合，得混合物；(4)配置专用生物活性胶水：取生物胶氰基丙烯酸酯类胶粘剂，添加纳 米甲壳素，纳米磷酰胆碱共聚物，配置专用生物活性胶水，氰基丙烯酸酯类胶粘剂：甲壳素：纳米磷酰胆碱共聚物的质量比为8：1：1；(5)逐层打印先打印一层步骤(3)所得混合物，打印厚度10微米，均匀喷涂；再在其上打印一层步骤(4)所得生物活性胶水，得到胶水层；在胶水层做三维结构：1)采用3D打印技术，用步骤(4)所得生物活性胶水在胶水层上画出电脑三维设计的3DMAX制作结构；2)采用3D打印技术，在步骤(4)所得生物活性胶水画出结构上涂一层步骤(3)所得混合物；3)循环1)和2)操作动作至达到设计要求；(6)粉尘吹除(吸除)：完成三维结构后，吹除或吸除未浸胶水的步骤(3)所得混合物的粉末，即得毛细血管床和自体细胞生长的生物活性支架。