一种用于骨损伤快速修复的双层可降解支架及其制备方法

专利2026-05-12  2


本发明属于生物医学材料领域,涉及一种用于骨损伤快速修复的双层可降解支架及其制备方法。


背景技术:

1、骨损伤修复一直是临床医学领域的重要课题,尤其在面对严重骨折、骨缺损或骨病等情况时,快速且有效的骨修复技术显得尤为重要。传统的骨修复方法,如骨移植、外固定等,虽然在一定程度上能够促进骨组织的再生,但往往存在恢复周期长、手术风险高、并发症多等问题。因此,研发新型的骨损伤快速修复材料和技术具有重要的临床应用价值。

2、近年来,可降解金属支架作为一种新型的骨缺损修复材料,因其良好的生物相容性和可降解性受到了广泛关注。与传统的不可降解材料相比,可降解金属支架在植入人体后能够逐渐被降解,并最终被完全吸收或排出,避免了二次手术取出的问题,避免了长期金属留存的潜在风险,也减轻了患者的痛苦。同时,可降解金属支架具有良好的力学性能和可塑性,能够适应不同形状和大小的骨缺损,为骨组织再生提供有效的支撑和引导。除此之外,3d打印技术的快速发展也为骨损伤修复提供了新的可能性。通过3d打印技术,可以精确地制备出具有复杂形状和结构的可降解金属支架,以适应不同患者的骨损伤情况。这些3d打印可降解金属支架不仅具有良好的生物相容性和力学性能,而且能够通过调控其降解速率和结构,为骨组织再生提供有效的支撑和引导。

3、然而,单层的支架结构往往难以满足复杂多变的骨损伤修复需求,尤其是在促进骨组织快速再生方面存在一定的局限性。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种用于骨损伤快速修复的双层可降解支架及其制备方法,可以显著提高骨损伤修复的速度和质量。

2、为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:

3、一种用于骨损伤快速修复的双层可降解支架,包括主体支架和填充层;

4、主体支架采用可降解合金材料,整体为圆柱结构,主体支架包括外层和内层,外层为主体支架)的圆周面,内层为相互连通的多孔结构,内层外壁与外层内壁连通;

5、填充层位于多孔结构孔隙之间,填充层采用可降解的骨水泥。

6、优选的,主体支架的材料采用锌镁合金。

7、优选的,内层多孔结构的孔隙率为30~70%。

8、优选的,填充层由β-tcp、caco3和cahpo4三种成分组成,β-tcp、caco3和cahpo4的质量比为82~90:3~5:5~15。

9、优选的,主体支架与填充层的体积比为20~40:60~80。

10、一种所述用于骨损伤快速修复的双层可降解支架的制备方法,包括以下过程:

11、采用slm3d打印技术,通过激光逐层扫描熔化成形打印出主体支架,主体支架的内外层底端密封设置有圆筒底面;

12、向内层多孔结构的孔隙之间填充骨水泥。

13、优选的,主体支架由锌镁合金混合粉料通过激光逐层扫描熔化成形,锌镁合金混合粉体包括1~3wt%的镁和97~99wt%的锌。

14、优选的,激光逐层扫描熔化成形过程中,成形时的激光功率为150~180w,扫描速度为900~1200mm/s。

15、优选的,骨水泥的制备过程为:将β-tcp、caco3和cahpo4粉末按照82~90:3~5:5~15的质量比混合均匀,按照3g:2ml的液固比将混合粉末加入5%的na2hpo4溶液中,混合均匀得到白色糊状浆体。

16、优选的,向内部多孔结构的孔隙之间填充骨水泥后,将主体支架的圆筒底面去除。

17、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

18、本发明将骨水泥与可降解金属支架相结合,植入体内后,可降解合金支架在体液中逐渐降解,内部的多孔结构先行降解后,使体液与骨水泥层相互连通,允许松质骨长入,调控骨细胞向内生长和均匀分布,使材料与骨具有更紧密的结合,减少了植入物的松动风险;而骨水泥在多孔结构降解期间提供了一定的力学支撑,也弥补了部分老年人或骨质疏松群体无法自体提供足够的骨细胞;同时,外层支架降解速率较慢,与骨水泥促成的新生骨组织形成整体的力学支撑结构,加强了对骨缺损部位的支撑作用。通过双层支架的协同作用,可以显著提高骨损伤修复的速度和质量。



技术特征:

1.一种用于骨损伤快速修复的双层可降解支架,其特征在于,包括主体支架(1)和填充层(2);

2.根据权利要求1所述的用于骨损伤快速修复的双层可降解支架,其特征在于,主体支架(1)的材料采用锌镁合金。

3.根据权利要求1所述的用于骨损伤快速修复的双层可降解支架,其特征在于,内层(4)的多孔结构,孔隙率控制为30~70%。

4.根据权利要求1所述的用于骨损伤快速修复的可降解支架,其特征在于,填充层(2)由β-tcp、caco3和cahpo4三种成分组成,β-tcp、caco3和cahpo4的质量比为82~90:3~5:5~15。

5.根据权利要求1所述的用于骨损伤快速修复的双层可降解支架,其特征在于,主体支架(1)与填充层(2)的体积比为20~40:60~80。

6.一种基于权利要求1-5任意一项所述用于骨损伤快速修复的双层可降解支架的制备方法,其特征在于,包括以下过程:

7.根据权利要求6所述的用于骨损伤快速修复的双层可降解支架的制备方法,其特征在于,主体支架(1)由锌镁合金混合粉料通过激光逐层扫描熔化成形,锌镁合金混合粉体包括1~3wt%的镁和97~99wt%的锌。

8.根据权利要求6所述的用于骨损伤快速修复的双层可降解支架的制备方法,其特征在于,激光逐层扫描熔化成形过程中,主体支架(1)成形时的激光功率为150~180w,扫描速度为900~1200mm/s。

9.根据权利要求6所述的用于骨损伤快速修复的双层可降解支架的制备方法,其特征在于,骨水泥的制备过程为:将β-tcp、caco3和cahpo4粉末按照82~90:3~5:5~15的质量比混合均匀,按照3g:2ml的液固比将混合粉末加入5%的na2hpo4溶液中,混合均匀得到白色糊状浆体。

10.根据权利要求6所述的用于骨损伤快速修复的双层可降解支架的制备方法,其特征在于,内层多孔结构(4)的孔隙之间填充骨水泥后,将主体支架(1)的圆筒底面(5)去除。


技术总结
本发明公开了一种用于骨损伤快速修复的双层可降解支架及其制备方法,包括主体支架和填充层;主体支架采用可降解合金材料,其内部为相互连通的多孔结构;填充层位于内部多孔结构的孔隙之内,填充物采用可降解的骨水泥。本发明将骨水泥与可降解金属支架相结合,主体支架在体液中逐渐降解,多孔结构先降解后,使体液与骨水泥层相互连通,允许松质骨长入,调控骨细胞向内生长和均匀分布,使材料与骨具有更紧密的结合,减少了松动风险;而骨水泥在多孔结构降解期间提供了一定的力学支撑,也弥补了部分群体无法自体提供足够的骨细胞;外层支架降解速率较慢,与骨水泥促成的新生骨组织形成整体的力学支撑结构,加强了对骨缺损部位的支撑作用。

技术研发人员:孙琨,叶莹,杨龙龙,张轩铭,傅玉龙,张靓
受保护的技术使用者:西安交通大学
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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