CN107185039B - 一种多孔金属骨植入材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多孔金属骨植入材料及其制备方法和应用，属于生物医用材料技术领域，该多孔金属骨植入材料由多孔金属材料基体和填充于多孔金属材料基体孔隙中的丝素蛋白材料组成；其中，多孔金属材料基体由金属原材料粉末通过3D打印制得；丝素蛋白材料中负载有生物活性药物。包括以下步骤：1)根据需求制备个体化定制的3D打印多孔金属材料基体；2)制备丝素蛋白溶液，并将生物活性药物负载于丝素蛋白中；3)将负载生物活性药物的丝素蛋白填充于多孔金属材料基体的孔隙中，然后经冷冻干燥处理，制得多孔金属骨植入材料。该材料结构可精确控制，能做到个体化定制，能够有效改善糖尿病患者中的金属骨植入物的骨整合，降低植入物的松动率。

Description

一种多孔金属骨植入材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种多孔金属骨植入材料及其制备方法和应用。
背景技术
创伤和疾病等造成的骨缺损给患者造成巨大痛苦。在骨损伤修复和功能重建中，由医用金属材料制备的骨骼植入物，比如医用金属螺钉、人工关节、口腔种植体等在骨缺损修复和功能重建中发挥着不可替代的作用。而骨植入物与宿主骨质良好整合并维持长期稳固对患者的临床预后十分关键。
糖尿病是世界性的公共健康难题，而我国早已成为糖尿病全球第一大国。2010年全世界糖尿病患病人群已达3.82亿，其中我国占1.136亿，患病率11.6％，我国的患病人数和患病率都居世界之首，给个人和整个社会都造成严重健康危害和经济负担。糖尿病作为系统性慢性病，造成多器官的并发症，其中骨骼健康也受到严重危害。流行病学研究已证实，与正常人群相比，糖尿病患者中金属骨骼植入物的松动率明显增高，其中脊柱螺钉的松动率高达惊人的30％。松动造成植入物失效，同时可能损伤周围的骨、肌肉、神经和血管等组织，给患者带来巨大痛苦甚至生命威胁。而目前这一严重的临床难题尚未得到有效解决。
在解决骨内植入松动的问题上，内植物本身的改进能发挥关键作用。骨内植物绝大多数为金属，而金属与骨的弹性模量存在很大差异，材料与骨的界面会形成应力屏障，使得植入物与骨无法良好整合，甚至造成材料周围骨溶解，导致植入物的松动和失效。研究显示，在金属材料内形成多孔结构能降低材料的弹性模量，有效减小界面的应力屏障，并给骨组织沿孔隙向植入物内长入提供了空间，从而能改善材料的骨整合。因而，研究者们针对多孔金属材料的制备和优化展开了大量工作，提出了不同的技术方案，如浆料发泡法、冶金技术空间站位法、松装烧结法、多层钛网压缩成孔法等。浆料发泡法等需要采用发泡剂成孔、高温烧结成型等类似手段，钛网压缩成孔法利用多层平面钛网叠加压缩成立体孔隙，这些方法制备的多孔材料孔隙的大小、数量及连通性以及材料整体外形不易控制，制成品的结构和性质的变异性大，重复性差，无法做到医用植入物的标准化精确设计和制备；另有研究证明高温烧结会导致金属材料的理化性质不同程度地改变，无法保证其生物安全性。
此外，患者存在个体差异，不同部位骨骼形态差异大，骨缺损形态常常不规则，因而骨植入物需要形成相匹配的形态和孔隙结构。这使得根据患者的具体情况精确设计和制备个体化的骨骼植入物成为医学发展的大趋势，也是数字医学和生物材料相关领域的研究重点；另一方面，有研究证明，多孔植入物内部不同大小的梯度孔隙设计，能有效优化其多方面的性能，而孔隙结构的精确设计和制备则是技术前提。近年来，随着快速成型技术的发展，3D打印技术在材料制备领域的应用使得材料的个体化定制和材料结构的精确设计和控制成为可能。3D打印不仅能快速制备多孔金属骨内植物，还能避免其他技术方案中存在的许多问题。
医用植入物材料须有可靠的生物安全性，但生物安全性高也意味材料的生物活性低(生物惰性)，即诱导骨组织在材料表面及其周围再生修复的性能差，其中骨植入物制备中应用最广的钛金属就是典型的例子。另外，为有效减小界面的应力屏障，多孔材料的孔隙不能太小，而这又造成骨组织向孔隙内长入困难。
综上，对于糖尿病巨大的患病人群和糖尿病患者骨植入物松动高发的严重问题，开发针对性的骨植入物新型材料具有很大的社会价值和应用前景。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多孔金属骨植入材料及其制备方法和应用，该材料结构可精确控制，能做到个体化定制，能够有效改善糖尿病患者中的金属骨植入物的骨整合，降低植入物的松动率。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种多孔金属骨植入材料，由多孔金属材料基体和填充于多孔金属材料基体孔隙中的丝素蛋白材料组成；其中，多孔金属材料基体由金属原材料粉末通过3D打印制得；丝素蛋白材料中负载有生物活性药物。
所述的金属原材料粉末为纯钛、钛合金或钴合金，即可以制备成相应的不同的多孔金属骨植入材料。
优选地，能够用于3D打印的金属原材料粉末的直径为10～50μm。可根据需要制备的具体植入物种类进行优化选择，比如对脊柱螺钉可选直径为15μm的小粉末，对于人工关节的制备可选50μm的较大粉末。
优选地，多孔金属材料基体的孔径为100～1000μm，可根据所需制备的不同植入物种类进行选择。比如制备骨折固定用的金属螺钉时可选200μm的较小孔隙。
优选地，多孔金属材料基体孔隙率为69％～80％，弹性模量小于10GPa。
优选地，多孔金属材料孔隙内复合的丝素蛋白的干重与材料内部孔隙总体积的比例为0.05～0.3g：1cm3。更优选地，该比例为0.1-0.2g/cm3。
优选地，与丝素蛋白复合进行缓释的生物活性药物可以是脂联素、脂联素受体的激动剂AdipoRon和骨形成蛋白-2(BMP-2)中的一种或几种。更进一步优选地，多孔金属材料孔隙内丝素蛋白复合和缓释脂联素，用于促进糖尿病条件下的骨修复。进一步，多孔金属材料内复合的脂联素与丝素蛋白的质量比例为(1～5)：10000。
本发明的另一个目的是提供上述多孔金属骨植入材料的制备方法，包括以下步骤：
1)根据需求制备个体化定制的3D打印多孔金属材料基体；
2)制备丝素蛋白溶液，并将生物活性药物负载于丝素蛋白中；
3)将负载生物活性药物的丝素蛋白填充于多孔金属材料基体的孔隙中，然后经冷冻干燥处理，制得多孔金属骨植入材料。
优选地，步骤1)中，制备个体化定制的3D打印多孔金属材料基体。采集患者的CT图像数据，在三维图像软件中分析和设计出针对该患者的个体化的植入物材料外形和内部孔隙结构。其中，杆件宽度为100～800μm，孔隙直径为100～1000μm，以正方体或正十二面结构单位填充和扩展该图像，得到目标植入物的三维图像。将该三维图像文件导入金属材料3D打印机，制备得外形和孔隙结构与设计图形一致的多孔金属材料基体。
优选地，将制得的多孔金属材料基体分别在酒精、丙酮和蒸馏水中超声清洗，各20min，洗去表面污物，50～60℃烘箱中烘干或自然晾干备用。
优选地，步骤2)中，通过三维图像数据计算得到多孔金属材料基体内部孔隙的总体积，按比例取丝素蛋白，将丝素蛋白加入LiBr溶液中，充分溶解后用去离子水透析除去LiBr，制得丝素蛋白溶液，然后将生物活性药物加入丝素蛋白溶液中，充分搅拌均匀，完成负载。
优选地，步骤3)中，将负载生物活性药物的丝素蛋白滴加在多孔金属材料基体上，充分分散均匀后，进行真空冷冻干燥，制得多孔金属骨植入材料
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明制得的多孔金属骨植入材料，该多孔金属骨植入材料由多孔金属材料基体和填充于多孔金属材料基体孔隙中的丝素蛋白材料组成；多孔金属材料基体由金属原材料粉末通过3D打印制得；丝素蛋白材料中负载有生物活性药物。采用3D打印技术完成个体化设计和定制，材料结构精准控制以及快速制备，更能满足未来临床应用的需求。丝素蛋白在多孔金属材料孔隙内形成不规则仿生多孔结构，这既有利于丝素蛋白发挥其骨修复促进作用，从而改善医用金属材料的生物惰性；又在材料孔隙中为细胞和血管生长提供良好的微环境，诱导骨组织向孔隙内生长。丝素蛋白可缓慢降解，其本身及其降解产生的多种肽段和氨基酸可作用于参与骨修复的细胞，促进孔隙内的骨新生，最终促进植入物与骨的良好整合。
进一步地，丝素蛋白负载并缓释针对糖尿病病理机制的生物活性药物，比如脂联素，可有效拮抗糖尿病对骨代谢微环境产生的病理性影响，从而为改善糖尿病条件下材料-骨界面的骨再生，促进骨与材料更好的整合，降低内植物的松动率提供了针对性的有效解决方案。
本发明公开的多孔金属骨植入材料制备方法，整个过程条件温和，能有效保持丝素蛋白等组分的天然原有属性，且不会产生有害的副产物，生物安全性高。
本发明针对糖尿病巨大的患病人群和糖尿病患者骨植入物松动高发的严重问题，所制得的多孔金属骨植入材料能够针对性的应用于糖尿病人群。
附图说明
图1为实施例1中利用3D打印得到的多孔Ti6Al4V合金骨植入物材料的基体。
图2为实施例1中最后制备得的孔隙中复合了载脂联素丝素蛋白的针对糖尿病人群的多孔钛合金骨植入物材料。
图3为实施例1中最终制备的材料的扫描电镜照片，显示了孔隙中填充的成不规则多孔结构的载药丝素蛋白。
图4为实施例3中不同材料和培养环境对材料表面成骨细胞细胞增殖的影响。
图5为实施例3中不同材料和培养环境对材料表面成骨细胞内碱性磷酸酶酶活性(成骨分化程度)的影响。
图6为实施例4中不同骨植入材料植入兔股骨髁部后6周材料的骨结合分数统计数据。
附图中数据都是平均数±标准差；*代表和第一组(正常环境+普通医用实心金属材料组)相比有统计学差异(p<0.05)，#代表和第二组(糖尿病环境+普通医用实心金属材料组)相比有统计学差异(p<0.05)。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明公开的多孔金属骨植入材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步：制备个体化定制的3D打印金属植入物材料。采集患者的CT图像数据，在三维图像软件中分析和设计出针对该患者的个体化的植入物材料外形和内部孔隙结构。其中，杆件宽度为100～800μm，孔隙直径为100～1000μm，以正方体或正十二面结构单位填充和扩展该图像，得到目标植入物的三维图像。将该三维图像文件导入金属材料3D打印机，制备得外形和孔隙结构与设计图形一致的多孔金属植入物。植入物材料分别在酒精、丙酮和蒸馏水中超声清洗，各20min，洗去表面污物，50～60℃烘箱中烘干或自然晾干备用。
第二步：制备丝素蛋白溶液。根据三维图像数据估算多孔金属材料内部孔隙的总体积。按丝素蛋白的干重与材料内部孔隙总体积的比例为0.1～0.2g：1cm3的比例称取对应量的丝素蛋白。将丝素蛋白加入9.3M的LiBr溶液在60℃条件下恒温4h以充分溶解，之后该溶液对去离子水进行透析72h，以除去溶液中的LiBr，制备得质量体积比为3～6％的丝素蛋白溶液，备用。
第三步：将生物活性药物负载于丝素蛋白上。在低温环境(4～10℃)中，按比例将生物活性药物加入丝素蛋白溶液并充分搅拌，使药物与丝素蛋白在溶液中充分均匀混合，药物会通过物理吸附等方式负载于丝素蛋白纤维上。
第四步：载有药物的丝素蛋白复合在多孔金属材料的孔隙中。将第三步制备好的丝素蛋白溶液从上方缓慢滴加在干燥的多孔金属材料基体上，使溶液通过孔隙间的相互连通在材料内充分均匀扩散，滴加的量以溶液刚好充满孔隙为准。
作为可选步骤，加入丝素蛋白溶液的多孔金属材料可以在4℃冰箱中静置12-24h，使溶液在孔隙内扩散均匀并在孔隙内初步形成形态相对稳定的水凝胶，之后进行第五步。
第五步：冷冻干燥制备得目标材料。将第四步所得复合材料放入真空冷冻干燥机内，冷冻干燥，使丝素蛋白在金属材料孔隙内原位干燥形成不规则多孔结构填充，制备成本发明所述的针对糖尿病人群的多孔金属骨植入物材料。
实施例1一种针对糖尿病人群的多孔金属骨植入物材料的制备
1.制备个体化定制的3D打印金属植入物材料。
(1)对糖尿病患者，采集患者骨缺损部位的CT图像数据，导入三维图像软件CAD中，根据患者具体情况设计出个体化的目标植入物材料的外形和内部孔隙结构。其中，杆件宽度为200μm，平均孔隙直径为400μm，以正方体结构单位填充和扩展该图像，得到目标植入物的三维图像。
(2)将该三维图像文件导入电子束熔融(EBM)金属材料3D打印机，利用直径为30μm的Ti6Al4V合金粉末，通过3D打印制备得个体化定制的多孔金属植入物，参见图1。
(3)多孔金属植入物材料经过酒精、丙酮和蒸馏水超声清洗，每种液体中20min，洗去表面污物，50℃烘箱中烘干或自然晾干备用。
2.制备丝素蛋白溶液
根据三维图像数据计算多孔金属材料内部孔隙的总体积。按丝素蛋白干重与材料内部孔隙总体积的比例为0.2g：1cm3的比例称取丝素蛋白。用去离子水配置9.3M的LiBr溶液用于溶解丝素蛋白。在适宜大小的离心管中加入丝素蛋白质量5倍体积的LiBr溶液，丝素蛋白完全没入其中，60℃恒温4h，使丝素蛋白完全溶解于溶液中。再用截留分子量为3500D的适宜大小的透析袋将该溶液对去离子水进行透析，共72h，以除去溶液中的LiBr。透析完成后12000rmp/min转速离心20分钟，取上清液，得到质量体积比为3～6％的丝素蛋白溶液，备用。
3.将生物活性药物与丝素蛋白负载于丝素蛋白上
在低温环境(4～10℃)中，按脂联素与丝素蛋白的干重比为1：10000的比例，将脂联素加入丝素蛋白溶液并充分搅拌，使脂联素与丝素蛋白在溶液中充分均匀混合，脂联素通过物理吸附的方式负载于丝素蛋白纤维上。
4.载有药物的丝素蛋白复合在多孔金属材料的孔隙中
将第3步制备好的载药丝素蛋白溶液从上方缓慢滴加在干燥的多孔金属材料基体上，使溶液通过孔隙间的相互连通在材料内充分扩散，滴加的量以溶液刚好充满孔隙为准。加入丝素蛋白溶液的多孔金属材料在4℃冰箱中静置12～24h，使溶液在孔隙内扩散均匀并在孔隙内形成形态相对稳定的水凝胶，从而不易在移动过程中发生孔隙内液体流失。
5.冷冻干燥制备得目标材料
将第4步所得复合材料放入真空冷冻干燥机内，-20℃冷冻干燥48h，使丝素蛋白在金属材料孔隙内原位干燥形成不规则仿生多孔结构填充，制备成复合丝素蛋白进行脂联素缓释的针对糖尿病人群的多孔钛合金植入物材料(图2和图3)。从图中可以看出，多孔金属骨植入材料孔隙内填充有不规则多孔结构的载药丝素蛋白。后者为植入物周围参与骨组织再生的细胞提供了的良好的结构依托和生物学微环境，有利于骨组织再生和向孔隙内长入。
实施例2一种针对糖尿病人群的多孔金属骨植入物材料的制备
本实施例与实施例一部分相同，其不同之处在于：
1.第1步中，在CAD软件中设计的多孔金属材料杆件宽度为400μm，平均孔隙直径为800μm，以正十二面体结构单位填充材料孔隙。利用直径20μm的铬钴钼合金微球状材料粉末，电子束熔融3D打印得多孔金属材料基体。
2.第2步中，按丝素蛋白干重与材料内部孔隙总体积的比例为0.1g：1cm3的比例称取丝素蛋白，溶解制备丝素蛋白溶液，备用。
3.第3步中，称取脂联素受体的激动剂AdipoRon，其中AdipoRon与丝素蛋白的质量比为1:1×104。将AdipoRon加入丝素蛋白溶液并充分搅拌，使脂联素与丝素蛋白在溶液中充分均匀混合，AdipoRon通过物理吸附的方式负载于丝素蛋白的肽链上。
4.第4和第5步中，载药丝素蛋白溶液滴加进多孔金属材料孔隙中后，不在4℃中静置，直接放入冷冻干燥机，-40℃冷冻干燥24小时。制备得一种针对糖尿病人群的多孔金属骨植入物材料。
实施例3评估多孔金属骨植入物材料对糖尿病条件下成骨细胞细胞功能的影响
本实施例给出实施例1中所制备的骨植入材料对糖尿病条件下骨再生中发挥关键作用的细胞——成骨细胞——细胞功能的影响，即给出该材料对糖尿病环境中成骨细胞的细胞增殖和成骨分化的促进作用。
实验方法：以普通的医用钛合金金属片为对照组材料，以实施例1中所制备的多孔钛合金骨植入物材料为实验组材料，将各组材料在同等条件下在酒精、去离子水两种液体中分别超声清洗10分钟，室温自然晾干，之后利用C60射线照射1小时灭菌。利用分离培养的SD大鼠乳鼠颅骨的成骨细胞，将其按1×104个/毫升的细胞密度在每个材料上接种5×104个细胞，于12孔细胞培养板中进行材料与细胞的共培养。
分为3组：
1)正常培养基+普通钛片组；
2)糖尿病培养基+普通钛片组；
3)糖尿病+多孔钛合金骨植入物材料组。
其中糖尿病培养基为文献中公认的高脂高糖培养基(模拟糖尿病环境)培养。培养的第3和第7天，用MTT法检测不同环境中成骨细胞细胞增殖活力的差异；培养的第7天，用碱性磷酸酶(ALP)酶活力检测试剂盒检测钛表面成骨细胞成骨分化程度(ALP活性反应成骨分化程度)，按照试剂盒的专业说明书操作，评价不同环境对成骨细胞成骨分化状态的影响。
结果：与正常培养中普通钛片上的细胞相比，糖尿病培养基中普通钛片上的成骨细胞不同时间点的细胞增殖(参见图4)和ALP活性(参见图5)都明显下降；而糖尿病培养基中多孔钛金属骨植入材料上的细胞细胞增殖和细胞内ALP的活力都较普通钛片上的细胞明显提高。
结果分析：上述结果表明，糖尿病条件造成了明显的成骨细胞细胞功能抑制，而本发明所制备的多孔钛金属骨植入材料对成骨细胞的细胞增殖和成骨分化功能有明显改善作用。
实施例4糖尿病动物体内多孔金属骨植入材料对骨再生修复和骨整合效果的提升作用
本实施例给出实施例1中所制备的多孔钛金属骨植入材料对糖尿病动物体内的材料周围骨再生和材料骨整合效果的促进作用。
实验方法：将四氧嘧啶(STZ)50mg/kg尾静脉注射于体重约3.5kg的雄性新西兰白兔，每天1次，连续3天。最后一次注射后7天，测空腹血糖，空腹血糖>300mg/dl为糖尿病动物，用于后续试验。在外科手术条件下，兔双侧股骨髁部植入直径10mm、厚3mm的圆饼状材料。动物随机分为3组，每组12只：
1)正常动物+普通实心钛合金材料；
2)糖尿病动物+普通实心钛合金材料；
3)糖尿病动物+多孔钛金属骨植入材料。
材料植入后6周取材，取植入了材料的股骨标本，标本经固定后用显微CT扫描(GE公司)检测。利用显微CT扫描数据计算骨植入物的骨结合分数，评价各组钛合金材料周围骨再生情况和材料骨整合效果。
结果：与正常动物体内植入的普通医用实心钛合金相比，糖尿病动物体内的实心钛合金材料的骨结合分数显著降低，参见图6，从图6中可以看出，材料周围的骨再生受到抑制，材料的骨结合效果不佳。而与实心钛合金材料相比，糖尿病动物体内植入的多孔钛合金骨植入材料的骨结合分数则明显升高，有统计学差异。
结果分析：上述结果说明，本发明制备的多孔金属骨植入材料能有效提高糖尿病条件下体内骨植入物周围的骨再生和材料的骨整合效果，增强金属骨植入物的稳定性。
综上所述，本发明的优势体现在：
1、本发明采用的丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，含18种氨基酸，其中的11种为人体必需氨基酸。丝素蛋白本身具有良好的机械性能和理化性质，而且经过不同处理可以得到不同的形态，如纤维、溶液、粉、膜以及凝胶等。丝素蛋白对人体无毒害作用，安全可靠，具有良好的生物相容性，可降解。脂联素是人体内的一种细胞因子，由脂肪细胞等细胞分泌产生，通过内分泌等方式调节多种组织细胞的代谢，在全身及细胞代谢平衡的调控中发挥着重要作用。
2、人体不同部位及不同骨组织具有不同的结构和弹性模量，比如皮质骨和松质骨的弹性模量相差很大，因而相应的植入物多孔金属材料也应根据不同情况制备成不同的孔隙大小以匹配目标骨组织，以减低应力屏障。3D打印制备多孔金属植入物材料可达到个体化设计和定制，材料结构精准控制以及快速制备，更能满足未来临床应用的需求。
3、在金属材料上复合其他材料可采用多种技术方案，比如通过物理吸附、电化学沉积、等离子体喷涂等方法在材料孔隙内形成功能性材料涂层或材料填充。然而丝素蛋白作为天然生物蛋白，加工工艺需要温和。对丝素蛋白而言，物理吸附不够牢固，高温、电沉积等手段会破坏其结构和活性，因而都不适用。而通过冷冻干燥技术既能保证丝素蛋白的结构和活性不被破坏，又能使丝素蛋白在多孔金属材料孔隙内形成不规则仿生多孔结构。这既有利于丝素蛋白发挥其骨修复促进作用，从而改善医用金属材料的生物惰性；又在材料孔隙中为细胞和血管生长提供良好的微环境，诱导骨组织向孔隙内生长。丝素蛋白可缓慢降解，其本身及其降解产生的多种肽段和氨基酸可作用于参与骨修复的细胞，促进孔隙内的骨新生，最终促进植入物与骨的良好整合。这为医用植入物材料的功能化改良提供了的新方案。
4、丝素蛋白负载并缓释针对糖尿病病理机制的生物活性药物，比如脂联素，可有效拮抗糖尿病对骨代谢微环境产生的病理性影响，从而为改善糖尿病条件下材料-骨界面的骨再生，促进骨与材料更好的整合，降低内植物的松动率提供了针对性的有效解决方案。
5、本发明所用基础金属原材料都是临床最常用的金属材料，安全可靠，早已形成规模化工业生产，成本低。而丝素蛋白和脂联素等生物活性药物都是经临床应用检验过的安全无害物质，且其生产工艺已经较成熟，能满足广大临床需求。

Claims (6)

1.一种针对糖尿病患者的多孔金属骨植入材料，其特征在于，该多孔金属骨植入材料由多孔金属材料基体和填充于多孔金属材料基体孔隙中的丝素蛋白材料组成；
其中，多孔金属材料基体由金属原材料粉末通过3D打印制得；丝素蛋白材料中负载有生物活性药物；
按每立方厘米的孔隙总体积填充0.05～0.3g丝素蛋白的比例，将丝素蛋白填充于多孔金属材料基体的孔隙中；多孔金属材料基体的孔径为100～1000μm，孔隙率为69％～80％，弹性模量小于10GPa；丝素蛋白材料中负载的生物活性药物为脂联素、脂联素受体激动剂AdipoRon和骨形成蛋白BMP-2中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的针对糖尿病患者的多孔金属骨植入材料，其特征在于，金属原材料粉末为纯钛、钛合金或钴合金。
3.根据权利要求1所述的针对糖尿病患者的多孔金属骨植入材料，其特征在于，金属原材料粉末的直径为10～50μm。
4.权利要求1～3中任一项所述的针对糖尿病患者的多孔金属骨植入材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据需求制备个体化定制的3D打印多孔金属材料基体；
2)制备丝素蛋白溶液，并将生物活性药物负载于丝素蛋白中；
3)将负载生物活性药物的丝素蛋白填充于多孔金属材料基体的孔隙中，然后经冷冻干燥处理，制得多孔金属骨植入材料；
其中，按每立方厘米的孔隙总体积填充0.05～0.3g丝素蛋白的比例，将丝素蛋白填充于多孔金属材料基体的孔隙中。
5.根据权利要求4所述的多孔金属骨植入材料的制备方法，其特征在于，
步骤1)具体操作为：采集患者的CT图像数据，在三维图像软件中设计出个体化定制的多孔植入物的外形和内部孔隙结构；设计杆件宽度为100-800μm，孔隙直径为100-1000μm，以正方体或正十二面体结构单位填充和扩展图像，得到目标植入物的三维图像，将该三维图像文件导入金属材料3D打印机，制得多孔金属材料基体。
6.根据权利要求4所述的多孔金属骨植入材料的制备方法，其特征在于，
步骤2)的具体操作为：通过三维图像数据计算得到多孔金属材料基体内部孔隙的总体积，按比例取丝素蛋白，将丝素蛋白加入LiBr溶液中，充分溶解后用去离子水透析除去LiBr，制得质量体积比3％～6％的丝素蛋白溶液，然后将生物活性药物加入丝素蛋白溶液中，充分搅拌均匀，完成负载；
步骤3)的具体操作为：将负载生物活性药物的丝素蛋白滴加在多孔金属材料基体上，充分分散均匀后，进行真空冷冻干燥，制得多孔金属骨植入材料。
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