一种在运用熔融沉积技术制作孔隙聚醚醚酮材料基础上进行表面羟基磷灰石涂层改性

技术领域

本发明涉及颅面骨组织缺损修补技术领域，具体为一种在运用熔融沉积技术制作孔隙聚醚醚酮材料基础上进行表面羟基磷灰石涂层改性。

背景技术

随着颅面骨组织缺损的修补与形态重建技术的发展，其修补材料也经历了从自体骨、异体骨到目前多采用的各类人工材料的一系列演变过程，现如今人工复合材料的填充是主要的修复手段。Medpor及纯钛由于其良好的生物相容性而成为了临床应用最广泛的种植体材料。然而其作为一种惰性材料，生物活性较差。随后出现一种新型材料聚醚醚酮，由于弹性模量与皮质骨接近、不易引起炎症反应且核磁共振不产生伪影而于上个世纪80年代首先用于骨科。但其表面疏水，成骨效能较低，且由于聚醚醚酮是一种易修饰和加工改性的高分子材料，因此许多研究通过对种植体表面进行改性来改善聚醚醚酮种植体表面疏水和惰性问题。其中，由于羟基磷灰石涂层可以显著提高种植体的生物活性而成为近年来应用最广泛的种植体表面改性技术。因此为提高聚醚醚酮的组织相容性，可通过表面涂层、化学物质混合、经化学处理等方式丰富聚醚醚酮的表微结构。但是目前孔隙制作水平不一，部分方法制作的孔隙率稳定性不高，表面孔径大小不均匀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在运用熔融沉积技术制作孔隙聚醚醚酮材料基础上进行表面羟基磷灰石涂层改性，以解决上述背景技术中提出的目前孔隙制作水平不一，部分方法制作的孔隙率稳定性不高，表面孔径大小不均匀的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种在运用熔融沉积技术制作孔隙聚醚醚酮材料基础上进行表面羟基磷灰石涂层改性，该在运用熔融沉积技术制作孔隙聚醚醚酮材料基础上进行表面羟基磷灰石涂层改性包括如下步骤：

S1：将热熔性材料经过送丝结构送进热熔喷嘴，在喷嘴内材料被加热熔融，同时喷头沿零件层片轮廓和填充轨迹运动，并将熔融的材料挤出，使其沉积在指定的位置后凝固成型，经层层堆积后形成产品模型；

S2：利用相转变溶菌酶为模板，利用经PTL改性，通过螯合作用将钙离子固定至钛表面，之后在体外进行模拟生物矿化的过程通过静电相互作用力成功制备出羟基磷灰石涂层，将羟基磷灰石涂层涂敷在产品模型的表面上。

优选的，所述步骤S1中的热熔性材料为丝状热熔性材料。

优选的，所述步骤S1中的热熔性材料为聚醚醚酮。

优选的，所述产品模型通过3D打印技术成型。

优选的，所述PTL改性是根据仿生矿化的原理进行加工制备。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过熔融沉积技术直接在制造材料的过程中进行微孔结构的处理(包括控制孔隙率、孔径大小等)，既节约了制造成本且不改变材料的化学生物特性，也有利于增加植入物的弹性、稳定性及使用寿命，既能丰富PEEK材料的表面微结构增加材料孔隙率，也能够有效地增加材料与周围骨组织间的融合，有更好的生物相容性，能够促进成骨细胞的增殖能力和成骨活性，从而为聚醚醚酮材料3D打印增材制造方法在临床上的进一步应用提供基础依据。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种在运用熔融沉积技术制作孔隙聚醚醚酮材料基础上进行表面羟基磷灰石涂层改性，通过熔融沉积技术直接在制造材料的过程中进行微孔结构的处理(包括控制孔隙率、孔径大小等)，既节约了制造成本且不改变材料的化学生物特性，也有利于增加植入物的弹性、稳定性及使用寿命，既能丰富PEEK材料的表面微结构增加材料孔隙率，也能够有效地增加材料与周围骨组织间的融合，有更好的生物相容性。能够促进成骨细胞的增殖能力和成骨活性，从而为聚醚醚酮材料3D打印增材制造方法在临床上的进一步应用提供基础依据，

该在运用熔融沉积技术制作孔隙聚醚醚酮材料基础上进行表面羟基磷灰石涂层改性包括如下步骤：

S1：将加工成丝状的热熔性材料(聚醚醚酮)经过送丝结构送进热熔喷嘴，在喷嘴内丝状材料被加热熔融，同时喷头沿零件层片轮廓和填充轨迹运动，并将熔融的材料挤出，使其沉积在指定的位置后凝固成型，通过3D打印技术经层层堆积后形成产品模型；

S2：利用相转变溶菌酶为模板，根据仿生矿化的原理，利用经PTL改性后的钛表面所含有的丰富的C-H键以及-OH，-NH2，-COOH等功能性基团，通过螯合作用将钙离子固定至钛表面，之后在体外进行模拟生物矿化的过程通过静电相互作用力成功制备出羟基磷灰石涂层，将羟基磷灰石涂层涂敷在产品模型的表面上。

综上所述，本发明通过熔融沉积技术直接在制造材料的过程中进行微孔结构的处理(包括控制孔隙率、孔径大小等)，既节约了制造成本且不改变材料的化学生物特性，也有利于增加植入物的弹性、稳定性及使用寿命，既能丰富PEEK材料的表面微结构增加材料孔隙率，也能够有效地增加材料与周围骨组织间的融合，有更好的生物相容性，能够促进成骨细胞的增殖能力和成骨活性，从而为聚醚醚酮材料3D打印增材制造方法在临床上的进一步应用提供基础依据，利用相转变溶菌酶(PTL)良好的粘附性和其表面大量的功能基团完成了单纯孔隙聚醚醚酮的表面基础改性，并为进一步的羟基磷灰石涂层的制备提供依据，根据静电吸引的相互作用，在体外模拟生物矿化的过程，进行制备羟基磷灰石涂层，该技术操作过程简单快速、环保温和，并且制备出的羟基磷灰石涂层形貌可控，机械性能稳定，对骨生成有明显的促进效果。

虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。