CN103463676B - 一种仿生骨/软骨复合支架及其制备工艺和固定方法 - Google Patents

一种仿生骨/软骨复合支架及其制备工艺和固定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103463676B
CN103463676B CN201310354345.2A CN201310354345A CN103463676B CN 103463676 B CN103463676 B CN 103463676B CN 201310354345 A CN201310354345 A CN 201310354345A CN 103463676 B CN103463676 B CN 103463676B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bone
compound rest
bioceramic
polylactic acid
cartilage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310354345.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103463676A (zh
Inventor
连芩
李涤尘
庄佩
王臻
李常海
王玲
刘亚雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201310354345.2A priority Critical patent/CN103463676B/zh
Publication of CN103463676A publication Critical patent/CN103463676A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103463676B publication Critical patent/CN103463676B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

仿生骨软骨复合支架及其制备工艺和固定方法，根据患者骨软骨缺损部位的结构，利用反求工程和CAD技术设计与缺损部位相匹配的复合支架，该复合支架包括生物陶瓷骨支架、聚乳酸固定桩以及水凝胶软骨支架；利用光固化间接成型制造出生物陶瓷骨支架；向生物陶瓷骨支架灌注聚乳酸，并在真空铸型机保温炉中固化后打磨，得到生物陶瓷/聚乳酸复合支架；利用光固化快速成型及水凝胶溶液制备得到仿生骨软骨复合支架；在缺损部位进行手术来制造置放仿生骨软骨复合支架的缺损，并在其上钻支架固定；向支架固定孔中倒入骨水泥后，立即将聚乳酸固定桩打入固定孔中，固化后即完成骨软骨复合支架的植入。本发明用于修复大面积骨/软骨缺损，具有良好的效果。

Description

一种仿生骨/软骨复合支架及其制备工艺和固定方法
技术领域
本发明属于制造工程领域，特别涉及一种修复大面积骨/软骨缺损的仿生骨软骨复合支架及其制备工艺和固定方法。
背景技术
据统计65岁以上人群骨关节病发病率高达80%，特定人群如运动员中的发病率为22%～50%，外伤、手术切除（如肿瘤）、感染、痛风和退变等均会引起关节损伤。虽然在很多临床情况中骨的愈合能力较好，但是超过一定尺寸的骨软骨缺损并不能自发愈合。自体骨移植和异体骨移植具有一定的局限性，只能用于局部缺损，在大面积缺损修复中效果并不显著，人工关节置换对于有些大面积损伤或半关节损伤，需切除未受损关节面，增加了手术范围，不利于术后患者康复或功能恢复，并且人工假体置换还存在着远期骨溶解和无菌松动等问题。骨软骨组织工程为骨缺损修复提供新的思路。
骨组织工程的研究与应用绝大多数限于小、薄的骨软骨缺损的修复，由各种创伤、感染、先天畸形和恶性肿瘤等造成的大块、大面积骨软骨缺损在临床上最常见，大块骨软骨缺损在与组织相匹配的支架制造、支架固定等方面仍然存在很多问题。
发明内容
本发明的目的在于针对目前存在的大面积骨/软骨缺陷的问题，提出了一种仿生骨/软骨复合支架及其制备工艺和固定方法。
为达到上述目的，本发明的制备工艺为：
1）根据患者骨软骨缺损部位的结构，利用反求工程和CAD技术设计与缺损部位相匹配的仿生骨软骨复合支架，该仿生骨软骨复合支架包括生物陶瓷骨支架、聚乳酸固定桩以及水凝胶软骨支架；
2）利用光固化直接成型或光固化间接成型制造出仿生骨软骨复合支架中生物陶瓷骨支架部分；
3）向制造的生物陶瓷骨支架中的聚乳酸灌注孔中灌注在190℃熔化的聚乳酸，然后放在真空铸型机里面的保温炉中，将真空度设定为-0.03MPa，保持3～5分钟后取出冷却，将包裹在聚乳酸外面的生物陶瓷打磨掉，得到生物陶瓷/聚乳酸复合支架；
4）利用光敏材料聚乙二醇双丙烯酸酯，按照体积比为聚乙二醇双丙烯酸酯：去离子水：光引发剂Ⅰ-1173=40:60:0.5来配制水凝胶溶液，首先利用光固化快速成型机成型一个内腔形貌与生物陶瓷/聚乳酸复合支架外轮廓一致的水凝胶定位物，然后将制造的生物陶瓷/聚乳酸复合支架放入该水凝胶定位物种，再将水凝胶固化到复合支架表面及孔道中，得到生物陶瓷/聚乳酸/水凝胶的仿生骨软骨复合支架。
优选地，所述生物陶瓷骨支架外形具有减少应力集中的倒角结构，倒角半径为2～4mm，内部具有相互连通的孔道结构，该孔道用于骨长入，支架上表面也分布着孔道，该孔道使在表面成型的水凝胶嵌入，提高水凝胶软骨支架与生物陶瓷骨支架的结合强度，所有孔道直径均不小于400μm，支架内部还具有聚乳酸灌注孔道，该孔道的直径不小于4mm，三种孔道互不连通。
优选地，所述聚乳酸固定桩的个数至少为两个。
优选地，所述生物陶瓷为β-磷酸三钙或羟基磷灰石。
本发明的仿生骨软骨复合支架是根据本发明的制备工艺得到的，该仿生骨软骨复合支架包括生物陶瓷骨支架、聚乳酸固定桩以及水凝胶软骨支架，所述聚乳酸固定桩和水凝胶软骨支架分别嵌入安装在所述生物陶瓷骨支架的两端。
本发明的另一个目的在于针对目前存在的修复大面积骨/软骨缺陷的仿生骨软骨复合支架难以固定的问题，提出了一种仿生骨软骨复合支架固定方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
1）利用光固化快速成型机制造与生物陶瓷/水凝胶复合支架外观形貌相同的树脂试样，然后在骨软骨缺损部位进行手术来制造置放仿生骨软骨复合支架的缺损，经过多次与树脂试样比对，得到外观形貌与生物陶瓷/水凝胶复合支架一致的骨缺损，然后在此缺损上根据聚乳酸固定桩的位置和尺寸钻支架固定孔；
2）向支架固定孔中倒入骨水泥，然后立即将仿生骨软骨复合支架的聚乳酸固定桩打入固定孔中，待骨水泥固化后即完成仿生骨软骨复合支架的植入。
本发明上述仿生骨软骨复合支架的制备工艺简单，条件温和易控制，通过该制备工艺可制作出修复大面积骨/软骨缺损的仿生骨软骨复合支架，该仿生骨软骨复合支架与患者骨软骨缺损部位相匹配，并且，在使用该仿生骨软骨复合支架修复患者骨软骨缺损部位时，便于临床操作。因此，本发明的仿生骨软骨复合支架及其制备工艺和固定方法在生物医学材料领域和临床实践中均有理想的推广和应用价值。
附图说明
图1是设计的生物陶瓷/水凝胶/聚乳酸仿生骨软骨复合支架模型示意图，(a)为等轴测图，（b）为剖面图；
图2是仿生骨软骨复合支架植入缺损部位示意图。
其中，1、水凝胶软骨支架，2、生物陶瓷骨支架，3、聚乳酸固定桩，4、仿生骨软骨复合支架。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细描述。
本发明的仿生骨软骨复合支架及其制备工艺详细描述如下：
1）根据患者骨软骨缺损部位的结构，利用反求工程和CAD技术设计与缺损部位相匹配的仿生骨软骨复合支架4，该仿生骨软骨复合支架4包括生物陶瓷骨支架2、聚乳酸固定桩3以及水凝胶软骨支架1三部分，如图1所示，生物陶瓷骨支架2外形具有减少应力集中的倒角结构，倒角半径为2～4mm，内部具有相互连通的孔道结构，该孔道用于骨长入，支架上表面也分布着孔道，该孔道使在表面成型的水凝胶嵌入，提高水凝胶软骨支架1与生物陶瓷骨支架2的结合强度，所有孔道直径均不小于400μm，支架内部还具有聚乳酸灌注孔道，该孔道的直径不小于4mm，三种孔道互不连通，聚乳酸固定桩的个数为两个；
2）利用光固化间接成型制造出β-磷酸三钙生物陶瓷骨支架；
3）向制造的β-磷酸三钙生物陶瓷骨支架中的聚乳酸灌注孔中灌注在190℃熔化的聚乳酸，然后放在真空铸型机里面的保温炉中，将真空度设定为-0.03MPa保持3～5分钟后取出冷却，将包裹在聚乳酸外面的生物陶瓷打磨掉，得到生物陶瓷/聚乳酸复合支架；
4）利用光敏材料聚乙二醇双丙烯酸酯，按照体积比为聚乙二醇双丙烯酸酯：去离子水：光引发剂Ⅰ-1173=40:60:0.5来配制水凝胶溶液，首先利用光固化快速成型机成型一个内腔形貌与生物陶瓷/聚乳酸复合支架外轮廓一致的水凝胶定位物，然后将制造的生物陶瓷/聚乳酸复合支架放入该水凝胶定位物种，再将水凝胶固化到复合支架表面及孔道中，得到生物陶瓷/聚乳酸/水凝胶复合的仿生骨软骨支架；
本发明的仿生骨软骨复合支架4是根据本发明的制备工艺得到的，该仿生骨软骨复合支架4包括生物陶瓷骨支架2、聚乳酸固定桩3以及水凝胶软骨支架1，所述聚乳酸固定桩3和水凝胶软骨支架1分别嵌入安装在所述生物陶瓷骨支架2的两端。
本发明的仿生骨软骨复合支架固定方法详细描述如下：
1）利用光固化快速成型机制造与生物陶瓷/水凝胶复合支架外观形貌相同的树脂试样，然后在骨软骨缺损部位进行手术来制造置放仿生骨软骨复合支架4的缺损，经过多次与树脂试样比对，得到外观形貌与生物陶瓷/水凝胶复合支架一致的骨缺损，然后在此缺损上根据聚乳酸固定桩的位置和尺寸钻支架固定孔，如图2所示；
2）向支架固定孔中倒入骨水泥，然后立即将仿生骨软骨复合支架4的聚乳酸固定桩打入固定孔中，待骨水泥固化后即完成仿生骨软骨复合支架的植入。

Claims (4)

1.仿生骨软骨复合支架的制备方法，其特征在于：
1)根据患者骨软骨缺损部位的结构，利用反求工程和CAD技术设计与缺损部位相匹配的仿生骨软骨复合支架(4)，该仿生骨软骨复合支架(4)包括生物陶瓷骨支架(2)、聚乳酸固定桩(3)以及水凝胶软骨支架(1)；
2)利用光固化直接成型或光固化间接成型制造出仿生骨软骨复合支架(4)中生物陶瓷骨支架部分；
3)向制造的生物陶瓷骨支架(2)中的聚乳酸灌注孔中灌注在190℃熔化的聚乳酸，然后放在真空铸型机里面的保温炉中，将真空度设定为-0.03MPa，保持3～5分钟后取出冷却，将包裹在聚乳酸外面的生物陶瓷打磨掉，得到生物陶瓷/聚乳酸复合支架；
4)利用光敏材料聚乙二醇双丙烯酸酯，按照体积比为聚乙二醇双丙烯酸酯：去离子水：光引发剂Ⅰ-1173＝40:60:0.5来配制水凝胶溶液，首先利用光固化快速成型机成型一个内腔形貌与生物陶瓷/聚乳酸复合支架外轮廓一致的水凝胶定位物，然后将制造的生物陶瓷/聚乳酸复合支架放入该水凝胶定位物中，再将水凝胶固化到复合支架表面及孔道中，即得到生物陶瓷/聚乳酸/水凝胶的仿生骨软骨复合支架；
所述生物陶瓷骨支架外形具有减少应力集中的倒角结构，倒角半径为2～4mm，内部具有相互连通的孔道结构，该孔道用于骨长入，支架上表面也分布着孔道，该孔道使在表面成型的水凝胶嵌入，提高水凝胶软骨支架(1)与生物陶瓷骨支架(2)的结合强度，所有孔道直径均不小于400μm，支架内部还具有聚乳酸灌注孔道，该孔道的直径不小于4mm，三种孔道互不连通。
2.根据权利要求1所述的仿生骨软骨复合支架的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸固定桩的个数至少为两个。
3.根据权利要求1所述的仿生骨软骨复合支架的制备方法，其特征在于，所述生物陶瓷为β-磷酸三钙或羟基磷灰石。
4.一种根据权利要求1的制造方法得到的仿生骨软骨复合支架，其特征在于，该仿生骨软骨复合支架(4)包括生物陶瓷骨支架(2)、聚乳酸固定桩(3)以及水凝胶软骨支架(1)，所述聚乳酸固定桩(3)和水凝胶软骨支架(1)分别嵌入安装在所述生物陶瓷骨支架(2)的两端。
CN201310354345.2A 2013-08-14 2013-08-14 一种仿生骨/软骨复合支架及其制备工艺和固定方法 Expired - Fee Related CN103463676B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310354345.2A CN103463676B (zh) 2013-08-14 2013-08-14 一种仿生骨/软骨复合支架及其制备工艺和固定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310354345.2A CN103463676B (zh) 2013-08-14 2013-08-14 一种仿生骨/软骨复合支架及其制备工艺和固定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103463676A CN103463676A (zh) 2013-12-25
CN103463676B true CN103463676B (zh) 2016-01-20

Family

ID=49788862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310354345.2A Expired - Fee Related CN103463676B (zh) 2013-08-14 2013-08-14 一种仿生骨/软骨复合支架及其制备工艺和固定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103463676B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103989541B (zh) * 2014-05-19 2016-04-27 西安交通大学 具有复杂型面的高强度复合材料骨软骨支架的制备方法
CN104027847B (zh) * 2014-06-20 2015-08-26 西安交通大学 一种附带血管网流道的人工软组织体的制造方法
GB201600385D0 (en) * 2016-01-08 2016-02-24 Ucl Business Plc Osteochondral scaffold
CN105534619A (zh) * 2016-01-28 2016-05-04 江苏奥康尼医疗科技发展有限公司 一种软骨修复补偿假体
CN105999420B (zh) * 2016-05-16 2018-12-25 西南交通大学 一种用于骨-软骨修复的功能梯度水凝胶的制备方法
CN108404214B (zh) * 2018-06-01 2021-05-14 上海贝奥路生物材料有限公司 一种仿生骨软骨复合体及其制备方法
CN109730812B (zh) * 2019-01-31 2022-02-08 重庆凝骄生物科技有限公司 一种局灶性软骨缺损修复体
CN110420356B (zh) * 2019-08-09 2021-03-02 福州大学 一种用于骨肉瘤临床治疗的双功能一体化骨-软骨复合组织工程支架

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101020083A (zh) * 2007-03-08 2007-08-22 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院 具有仿生功能界面骨软骨复合组织一体化工程支架
CN101032430A (zh) * 2007-04-13 2007-09-12 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院 一种制备含功能界面的组织工程骨软骨仿生一体化支架的方法
CN101536936A (zh) * 2009-02-24 2009-09-23 上海大学 一种基于光固化成形的仿生支架多孔结构的制造工艺
CN102293692A (zh) * 2011-06-18 2011-12-28 四川大学 具有层状结构的仿生骨修复支架体及制备方法
CN102335460A (zh) * 2011-10-15 2012-02-01 西安交通大学 基于光固化和凝胶注模的镁合金/生物陶瓷骨支架及其成型方法
CN102430151A (zh) * 2011-09-05 2012-05-02 西安交通大学 组织工程骨软骨复合支架及其一体化光固化成型方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2005260656B2 (en) * 2004-06-30 2011-09-22 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Poly (ethylene glycol) - diacrylate- (PEGDA) - crosslinked hydrogels comprising adipogenic mesenchymal stem cells

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101020083A (zh) * 2007-03-08 2007-08-22 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院 具有仿生功能界面骨软骨复合组织一体化工程支架
CN101032430A (zh) * 2007-04-13 2007-09-12 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院 一种制备含功能界面的组织工程骨软骨仿生一体化支架的方法
CN101536936A (zh) * 2009-02-24 2009-09-23 上海大学 一种基于光固化成形的仿生支架多孔结构的制造工艺
CN102293692A (zh) * 2011-06-18 2011-12-28 四川大学 具有层状结构的仿生骨修复支架体及制备方法
CN102430151A (zh) * 2011-09-05 2012-05-02 西安交通大学 组织工程骨软骨复合支架及其一体化光固化成型方法
CN102335460A (zh) * 2011-10-15 2012-02-01 西安交通大学 基于光固化和凝胶注模的镁合金/生物陶瓷骨支架及其成型方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103463676A (zh) 2013-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103463676B (zh) 一种仿生骨/软骨复合支架及其制备工艺和固定方法
CN109650909A (zh) 一种基于光固化3d打印技术的磷酸钙骨诱导生物陶瓷支架及其制备方法
JP4504418B2 (ja) 骨組織再生用生物活性人工器官装置の製造方法およびその人工器官装置
CN107823714A (zh) 用于制备组织工程骨软骨支架的成形系统及生物3d打印成形方法
CN102512267A (zh) 一种复合多孔结构骨修复体及其制备方法
Bian et al. Design and fabrication of a novel porous implant with pre-set channels based on ceramic stereolithography for vascular implantation
CN104107097A (zh) 宏观-微观-纳米分级结构力学适配性骨修复体及其制备
CN100528103C (zh) 仿生人工半关节体及其制造工艺
Wang et al. Biomimetic design strategy of complex porous structure based on 3D printing Ti-6Al-4V scaffolds for enhanced osseointegration
CN104353124B (zh) 一种复合磁性纳米材料的3d打印多孔金属支架及其制备方法
CN104689373A (zh) 含接骨木的生物活性骨修复材料及其制备方法和应用
CN112791239B (zh) 一种超仿生软硬组织复合支架的制备方法
CN109650872A (zh) 一种基于自由挤出式3d打印技术的磷酸钙多孔生物陶瓷支架及其制备方法
CN104688387A (zh) 一种用于大段骨缺损的辅助植骨镁合金支架及其制备方法
CN107412851A (zh) 一种复合细胞的预血管化大块生物骨支架构建方法
CN102846408B (zh) 植骨填充金属颗粒体
CN201558197U (zh) 髋臼骨缺损填充体
CN103656760A (zh) 个性化多孔甲状软骨支架制备方法
CN115634311A (zh) 一种多结构软骨修复植入物及其制备方法
CN110393610B (zh) 一种三层复合骨植入假体及其制备方法
CN109172044B (zh) 一种可降解梯度孔隙乳腺支架
RU2011114349A (ru) Способ ревизионного протезирования тазобедренного сустава
CN106860917A (zh) 一种个性化含镶嵌结构的3d打印骨组织工程支架
CN106563170A (zh) 一种可降解生物活性复合陶瓷微球支架材料及其制备方法及应用
CN102240233B (zh) 一种用于胸骨缺损修复的可降解支架及其制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160120

Termination date: 20180814