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。
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。
