CN103750921B - 一种新型复合材料韧带-骨支架的一体化制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型复合材料韧带-骨支架的一体化制造方法，制造韧带支架、骨支架、固定钉硅胶模具后，连接韧带支架与骨支架，在固定钉硅胶模具中倒入熔融状固定钉材料，将骨支架压入固定钉硅胶模具中，将辅助植入装置放于未固化的固定钉材料溶液中,固化后将辅助植入装置拔出，得到韧带-骨支架。固定钉将韧带-骨支架与自体骨通道进行初期固定，后期通过自体骨长入骨支架孔洞及骨支架降解长出骨组织达到稳定的生理固定，辅助植入装置将韧带-骨支架导入骨通道。整个韧带-骨支架都是可以生物降解的，无需取出，更可以达到良好的生理固定。
Description
技术领域
本发明涉及多材料多结构复合成形的生物设计制造技术领域，具体涉及一种新型复合材料韧带-骨支架的一体化制造方法。
背景技术
韧带或肌腱对于维持人体及动物的正常运功及稳定起着至关重要的作用，但是由于运动或者伤病等引起的韧带或肌腱损伤严重影响着人们及动物的正常生活。临床上需要通过韧带重建手术来恢复韧带的正常功能。目前的韧带移植物单纯采用软质韧带材料制作，其与骨通道多采用界面螺钉进行固定，存在应力集中及韧带移植物遭到破坏的问题。因此，设计并制作组织工程韧带-骨支架，将韧带-骨支架与自体骨进行初期固定，后期韧带-骨支架与自体骨达到牢固的生理连接，设计制作辅助植入装置将韧带-骨支架导入骨通道是迫切需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型、工艺简便、连接牢固的韧带-骨支架的一体化制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种新型复合材料韧带-骨支架的一体化制造方法，包括以下步骤：
（1）利用三维设计软件设计骨支架模型和固定钉模具负型，通过布尔运算生成骨支架负型，利用快速成型技术制造出骨支架负型和固定钉模具负型；
（2）配制陶瓷浆料用于骨支架制作，向骨支架负型内灌注陶瓷浆料，陶瓷浆料凝固后，将灌注陶瓷浆料的骨支架负型在60℃、100%湿度环境下放置120h，60℃干燥24h，将得到的陶瓷胚体高温烧结，得到骨支架；
（3）制作韧带支架，韧带支架采用生物可降解材料经过编织机编织而成；
（4）液态硅胶加入固化剂填充入固定钉模具负型，抽真空，凝固脱模后获得固定钉硅胶模具，所述液态硅胶与固化剂的质量比为100:1～100:3；
（5）利用三维设计软件设计辅助植入装置，辅助植入装置用于将韧带-骨支架植入骨通道，利用机械加工的方法制作辅助植入装置；
（6）将韧带支架插入骨支架中心的孔中，连接韧带支架与骨支架，在固定钉硅胶模具中倒入熔融状固定钉材料，将骨支架压入固定钉硅胶模具中，将辅助植入装置插入未固化的固定钉材料溶液中,固化后将辅助植入装置拔出，取出固定钉硅胶模具中的凝固体，得到韧带-骨支架。
所述陶瓷浆料为陶瓷材料与水溶剂、有机单体、分散剂、交联剂、引发剂胡催化剂的混合物，所述陶瓷材料为β-磷酸三钙、羟基磷灰石、自固化骨水泥、硅酸钙中的一种或两种及以上混合物。
所述生物可降解材料为聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸或蚕丝。
所述固定钉材料为聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸、聚已内酯、磷酸三钙的一种或两种及以上混合物。
将韧带支架与骨支架分别制造及进行连接，压入带有熔融状固定钉材料的固定钉硅胶模具，待熔融状固定钉材料凝固后，脱模得到韧带-骨支架。固定钉将韧带-骨支架与自体骨通道进行初期固定，后期通过自体骨长入骨支架孔洞及骨支架降解长出骨组织达到稳定的生理固定，辅助植入装置将韧带-骨支架导入骨通道。整个韧带-骨支架都是可以生物降解的，无需取出，更可以达到良好的生理固定。
附图说明
图1为新型复合材料韧带-骨支架制造流程示意图。
图2为辅助植入装置示意图。
图3为韧带-骨支架植入股骨示意图。
附图标记：1-韧带支架；2-骨支架；3-固定钉；4-辅助植入装置。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做详细描述。
新型复合材料韧带-骨支架的一体化制造方法过程如图1所示，利用计算机设计骨支架模型和固定钉模具负型，通过布尔运算生成骨支架负型，利用快速成型技术制造出骨支架负型和固定钉模具负型（图1中a）。
配制陶瓷浆料用于骨支架制作，陶瓷浆料由陶瓷材料β-磷酸三钙粉体、水溶剂去离子水、有机单体丙烯酰胺、分散剂聚丙烯酸钠、交联剂N,N-二甲基丙烯酰胺、引发剂过硫酸铵和催化剂N,N,N,N-四甲基乙二胺按110：70：6：2：1.2：0.36：0.36的质量比混合组成，然后向骨支架负型内灌注陶瓷浆料，待陶瓷浆料凝固后在60℃、100%湿度环境下放置120h，60℃干燥24h,将得到的陶瓷胚体高温烧结至1150℃，得到骨支架。陶瓷材料还可以为β-磷酸三钙、羟基磷灰石、自固化骨水泥、硅酸钙中的一种或两种及以上混合物。
准备韧带支架，韧带支架为生物可降解材料聚乳酸经过自制编织机编织制作而成,韧带支架根据不同的动物的刚性、弹性模量及所需承受的最大拉伸力而采用相应的纤维根数及编织参数，生物可降解材料为聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸或蚕丝，如对于成年猪，采用120根聚乳酸纤维。
液态硅胶加入固化剂填充固定钉模具负型，抽真空，凝固脱模后获得固定钉硅胶模具（图1中c），其中，液态硅胶与固化剂的质量比为100:1～100:3。
利用计算机三维设计软件设计辅助植入装置（图2），辅助植入装置用于辅助韧带-骨支架植入骨通道，利用机械加工的方法制作辅助植入装置；
连接韧带支架与骨支架（图1中b），在固定钉硅胶模具中倒入熔融状固定钉材料聚已内酯，将骨支架压入固定钉硅胶模具中（图1中d），将辅助植入装置插入未固化的聚已内酯中（图1中e），待聚已内酯固化后，拔出辅助植入装置，然后将硅胶模具去除，即得到韧带-骨支架（图1中f）。固定钉材料还可以采用聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸、聚已内酯、磷酸三钙的一种或两种及以上混合物熔融后倒入固定钉硅胶模具中进行制备。
植入韧带-骨支架的步骤如下：用钻头在人体或动物膝关节沿着前交叉十字韧带的方位从胫骨向股骨打孔，清理骨碎屑，将辅助植入装置与韧带-骨支架连接后放于股骨通道的初始位置，借助骨锤缓慢将韧带-骨支架打入股骨通道至韧带-骨支架表面与股骨软骨表面近似相平，将辅助植入装置拔出。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，但同样在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (1)
1.一种新型复合材料韧带-骨支架的一体化制造方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）利用三维设计软件设计骨支架模型和固定钉模具负型，通过布尔运算生成骨支架负型，利用快速成型技术制造出骨支架负型和固定钉模具负型；
（2）配制陶瓷浆料用于骨支架制作，向骨支架负型内灌注陶瓷浆料，陶瓷浆料凝固后，将灌注陶瓷浆料的骨支架负型在60℃、100%湿度环境下放置120h，60℃干燥24h，将得到的陶瓷胚体高温烧结，得到骨支架；
（3）制作韧带支架，韧带支架采用生物可降解材料经过编织机编织而成；
（4）液态硅胶加入固化剂填充入固定钉模具负型，抽真空，凝固脱模后获得固定钉硅胶模具，所述液态硅胶与固化剂的质量比为100:1～100:3；
（5）利用三维设计软件设计辅助植入装置，辅助植入装置用于将韧带-骨支架植入骨通道，利用机械加工的方法制作辅助植入装置；
（6）将韧带支架插入骨支架中心的孔中，连接韧带支架与骨支架，在固定钉硅胶模具中倒入熔融状固定钉材料，将骨支架压入固定钉硅胶模具中，将辅助植入装置插入未固化的固定钉材料溶液中，固化后将辅助植入装置拔出，取出固定钉硅胶模具中的凝固体，得到韧带-骨支架；
所述陶瓷浆料为陶瓷材料与水溶剂、有机单体、分散剂、交联剂、引发剂和催化剂的混合物，所述陶瓷材料为β-磷酸三钙、羟基磷灰石、自固化骨水泥、硅酸钙中的一种或两种及以上混合物；
所述生物可降解材料为聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸或蚕丝；
所述固定钉材料为聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸、聚已内酯、磷酸三钙的一种或两种及以上混合物。
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Effective date of registration: 20200417 Address after: Room b5-1, floor 3, building a, business incubation center, Haikou national high tech Zone, 266 Nanhai Avenue, Xiuying street, Xiuying District, Haikou City, Hainan Province Patentee after: Hainan Susheng Biotechnology Co.,Ltd. Address before: 215558, No. 1, 8 Jin Du Road, Southeast Economic Development Zone, Suzhou, Jiangsu, Changshou City Patentee before: SUZHOU RUISHI MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: An integrated manufacturing method of a new composite ligament bone scaffold Effective date of registration: 20201211 Granted publication date: 20160706 Pledgee: Bohai Bank Co.,Ltd. Haikou Branch Pledgor: Hainan Susheng Biotechnology Co.,Ltd. Registration number: Y2020980009133 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20211014 Granted publication date: 20160706 Pledgee: Bohai Bank Co.,Ltd. Haikou Branch Pledgor: Hainan Susheng Biotechnology Co.,Ltd. Registration number: Y2020980009133 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A new integrated manufacturing method of composite ligament bone scaffold Effective date of registration: 20211224 Granted publication date: 20160706 Pledgee: Bohai Bank Co.,Ltd. Haikou Branch Pledgor: Hainan Susheng Biotechnology Co.,Ltd. Registration number: Y2021980016373 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231009 Granted publication date: 20160706 Pledgee: Bohai Bank Co.,Ltd. Haikou Branch Pledgor: Hainan Susheng Biotechnology Co.,Ltd. Registration number: Y2021980016373 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A new integrated manufacturing method for composite ligament bone scaffold Granted publication date: 20160706 Pledgee: Bohai Bank Co.,Ltd. Haikou Branch Pledgor: Hainan Susheng Biotechnology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980021902 |