CN107670117A - 一种3d打印人工骨的制造方法 - Google Patents

一种3d打印人工骨的制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供的一种3D打印人工骨的制造方法,所述方法包括:通过三维CT获得3D图形;根据所述3D图形获得建模技术获得闭合骨窗的3D模型;获得第一敏感性药物;获得第二敏感性药物;将所述第一敏感性药物配置成第一膏状材料;将所述第一膏状材料加入生物3D打印机中进行打印,形成内层;将第二敏感性药物配置成第二膏状材料;将所述第二膏状材料加入生物3D打印机中,并以所述内层为基础打印,形成所述人工骨。本申请解决了现有技术中由于没有骨窗闭合体系,无法满足各种不同类型骨科手术的要求,不能使药物留在需要发挥作用的部位的技术问题,达到了根据3D打印使人工骨与骨窗结构吻合,有利于药物封闭,同时后期可以增加骨量的技术效果。

Description

一种3D打印人工骨的制造方法
技术领域
本发明涉及医疗技术领域,特别涉及一种3D打印人工骨的制造方法。
背景技术
骨髓炎为一种骨的感染和破坏,其由需氧或厌氧菌,分枝杆菌及真菌引起的。在骨髓炎的治疗中往往需要穿透性骨损伤部位后,由骨水泥等物质进行填充。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中,发现上述技术至少存在如下技术问题:
现有技术中,在骨髓炎的临床治疗中,经常有去骨和开骨窗的方式,目前临床应用的缓释药物,形状单一,结构简单,同时没有涉及开窗封闭体系,不仅无法满足各种不同类型骨科手术的要求,同时由于没有骨窗闭合体系,使得药物流出,不能使药物留在需要发挥作用的部位。
发明内容
本申请实施例通过提供一种3D打印人工骨的制造方法,解决了现有技术中由于没有骨窗闭合体系,不仅无法满足各种不同类型骨科手术的要求,同时由于没有骨窗闭合体系,使得药物流出,不能使药物留在需要发挥作用的部位的技术问题,达到了根据3D打印使人工骨与骨窗结构吻合,有利于药物封闭,不会使药物流出,同时后期可以增加骨量的技术效果。
鉴于上述问题,提出了本申请实施例以便提供一种3D打印人工骨的制造方法。
本申请实施例提供了一种3D打印人工骨的制造方法,所述方法包括:通过三维CT获得3D图形;根据所述3D图形获得建模技术获得闭合骨窗的3D模型;获得第一敏感性药物,其中,所述第一敏感性药物用于表征对于目标对象的药物敏感性;获得第二敏感性药物,其中,所述第二敏感性药物用于对于所述目标对象的药物敏感性,所述第一敏感性药物的敏感性低于所述第二敏感性药物;将重量百分比为0.1%-20%的含有乳酸乙酸的共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂;在所述溶剂中溶解所述第一敏感性药物,并制成第一悬浊液;在所述第一悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第一膏状材料;将所述第一膏状材料加入生物3D打印机中进行打印,形成内层;在所述溶剂中溶解所述第二敏感性药物,并制成第二悬浊液;在所述第二悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第二膏状材料;将所述第二膏状材料加入生物3D打印机中,并以所述内层为基础打印,形成所述人工骨。
进一步的,在将所述第二膏状材料加入生物3D打印机中,并以所述内层为基础打印之后,所述方法还包括:获得第三敏感性药物,其中,所述第三敏感性药物用于对于所述目标对象的药物敏感性,所述第二敏感性药物的敏感性低于所述第三敏感性药物;在所述溶剂中溶解所述第三敏感性药物,并制成第三悬浊液;在所述第三悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第三膏状材料;将所述第三悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第三膏状材料;将所述第三膏状材料加入生物3D打印机中,进而在所述第二膏体材料的打印层之上进行打印,形成所述人工骨。
进一步的,所述方法还包括:获得所述第一敏感性药物的所需第一作用时间;根据所述第一作用时间获得所述第一敏感性药物的总药量;根据所述总药量确定所述加入所述生物3D打印机中的第一膏状材料的重量。
进一步的,所述方法包括:获得所述第一敏感性药物的所需第二作用时间;根据所述第二作用时间获得所述第一敏感性药物的打印层数;根据所述打印层数确定所述生物3D打印机中所述第一膏状材料的打印层数。
进一步的,所述方法还包括:获得所述第一敏感性药物的所述第三作用时间;根据所述第三作用时间获得所述第一敏感性药物的结构空隙;根据所述结构空隙确定所述生物3D打印机中所述第一膏状材料的打印结构空隙。
进一步的,所述3D打印人工骨具体包括:内层,所述内层通过3D打印机将包括第一敏感性药物的第一膏状材料进行打印后形成;外层,所述外层通过3D打印机将包括第二敏感性药物的第二膏状材料进行打印后形成;其中,所述第一敏感性药物的敏感性低于所述第二敏感性药物;所述第一膏状材料由重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物和第一悬浊液配置而成,其中,所述第一悬浊液由重量百分比为0.1%-20%的含有乳酸乙酸的共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂,并在所述溶剂中溶解所述第一敏感性药物配置而成;所述第二膏状材料由重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物和第二悬浊液配置而成,其中,所述第二悬浊液由重量百分比为0.1%-20%的含有乳酸乙酸的共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂,并在所述溶剂中溶解所述第二敏感性药物配置而成。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
1.本申请实施例提供的一种3D打印人工骨的制造方法,所述方法包括:通过三维CT获得3D图形;根据所述3D图形获得建模技术获得闭合骨窗的3D模型;获得第一敏感性药物,其中,所述第一敏感性药物用于表征对于目标对象的药物敏感性;获得第二敏感性药物,其中,所述第二敏感性药物用于对于所述目标对象的药物敏感性,所述第一敏感性药物的敏感性低于所述第二敏感性药物;将重量百分比为0.1%-20%的含有乳酸乙酸的共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂;在所述溶剂中溶解所述第一敏感性药物,并制成第一悬浊液;在所述第一悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第一膏状材料;将所述第一膏状材料加入生物3D打印机中进行打印,形成内层;在所述溶剂中溶解所述第二敏感性药物,并制成第二悬浊液;在所述第二悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第二膏状材料;将所述第二膏状材料加入生物3D打印机中,并以所述内层为基础打印,形成所述人工骨。解决了现有技术中由于没有骨窗闭合体系,不仅无法满足各种不同类型骨科手术的要求,同时由于没有骨窗闭合体系,使得药物流出,不能使药物留在需要发挥作用的部位的技术问题,达到了根据3D打印使人工骨与骨窗结构吻合,有利于药物封闭,不会使药物流出,同时后期可以增加骨量的技术效果。
2.本申请实施例通过将第三敏感性药物制成第三膏状材料,并形成第一膏状材料打印后成内层,第二膏状材料打印后成中层,第三膏状材料打印后成外层的三层结构,进一步具有较好携带缓释药物的技术效果。
3.本申请实施例通过获得第一敏感性药物的所需的第一作用时间,进而根据第一作用时间确定总药量的技术手段,具有更为精确的确定携带缓释药总药量的技术效果。
4.本申请实施例通过获得所述第一敏感性药物的所需第二作用时间,进而根据第二作用时间确定打印层数的技术手段,具有更为精确的确定缓释药释放效果的技术效果。
5.本申请实施例通过获得所述第一敏感性药物的所述第三作用时间,并根据第三作用时间确定第一敏感性药物的结构空隙的技术手段,具有更为精确的确定缓释药释放效果的技术效果。
6.本申请实施例通过使用了聚乳酸-羟基乙酸共聚物并将其作为敏感性药物的承载体,使得人工骨具有了降解性及生物相容性,并最终被机体吸收,具有成骨作用,减少由于临床治疗过程中带来的骨量减少的技术效果。
7.本申请实施例通过第一敏感性药物、第二敏感性药物、第三敏感性药物的组合使用,并细分为外、中、内层的逻辑结构,具有缓释药物能够灵活确定,进行药物缓释时间控制的技术效果。
8.本申请实施例通过第一敏感性药物、第二敏感性药物、第三敏感性药物之间的敏感性程度不同,并分别设置于外、中、内层的方式,具有先缓释药效强的药物,后缓释药效稍弱的药物,进一步提升缓释效果的技术效果。
9.本申请实施例通过第一种敏感性药物、第二种敏感性药物,且第一敏感性药物和第二敏感性药物是不同的药物的方式,解决了现有技术中缓释药物都是单一药物的方式,具有进一步提升缓释效果的技术效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种3D打印人工骨的制造方法的流程示意图;
图2为本申请实施例提供的又一种3D打印人工骨的制造方法的流程示意图;
图3为本申请实施例提供的再一种3D打印人工骨的制造方法的流程示意图;
图4为本申请实施例提供的另一种3D打印人工骨的制造方法的流程示意图;
图5为本申请实施例提供的另一种3D打印人工骨的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供的一种3D打印人工骨的制造方法所述方法包括:通过三维CT获得3D图形;根据所述3D图形获得建模技术获得闭合骨窗的3D模型;获得第一敏感性药物,其中,所述第一敏感性药物用于表征对于目标对象的药物敏感性;获得第二敏感性药物,其中,所述第二敏感性药物用于对于所述目标对象的药物敏感性,所述第一敏感性药物的敏感性低于所述第二敏感性药物;将重量百分比为0.1%-20%的含有乳酸乙酸的共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂;在所述溶剂中溶解所述第一敏感性药物,并制成第一悬浊液;在所述第一悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第一膏状材料;将所述第一膏状材料加入生物3D打印机中进行打印,形成内层;在所述溶剂中溶解所述第二敏感性药物,并制成第二悬浊液;在所述第二悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第二膏状材料;将所述第二膏状材料加入生物3D打印机中,并以所述内层为基础打印,形成所述人工骨。解决了现有技术中由于没有骨窗闭合体系,不仅无法满足各种不同类型骨科手术的要求,同时由于没有骨窗闭合体系,使得药物流出,不能使药物留在需要发挥作用的部位的技术问题,达到了根据3D打印使人工骨与骨窗结构吻合,有利于药物封闭,不会使药物流出,同时后期可以增加骨量的技术效果。
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了更清楚公开本申请实施例所提供的一种3D打印人工骨的制造方法,下面介绍一些术语。
1、3D打印机,又称三维打印机(3DP),是一种增材制造技术,即快速成形技术的一种机器,它是一种以数字模型文件为基础,运用特殊蜡材、粉末状金属、塑料或陶瓷等可粘合材料,通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。对于本申请而言,采用的是生物3D打印机,相比较而言,其特别之处在于其采用的材料是生物材料,比如本申请实施例中所述的第一膏状材料等。
2、乳酸乙酸的共聚物包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物,PLGA,PLA,PLG等,及不同比例的混合物。聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA)由两种单体——乳酸和羟基乙酸随机聚合而成,是一种可降解的功能高分子有机化合物,具有良好的生物相容性、无毒、良好的成囊和成膜的性能,被广泛应用于制药、医用工程材料和现代化工业领域。在美国PLGA通过FDA认证,被正式作为药用辅料收录进美国药典。
3、含钙化合物包括羟基磷灰石,磷酸三钙,氟化钙及不同比例的混合物。羟基磷灰石,又称羟磷灰石,碱式磷酸钙,是钙磷灰石(Ca5(PO4)3(OH))的自然矿物化。但是经常被写成(Ca10(PO4)6(OH)2)的形式以突出它是由两部分组成的:羟基与磷灰石。OH-基能被氟化物、氯化物和碳酸根离子代替,生成氟基磷灰石或氯基磷灰石,其中的钙离子可以被多种金属离子通过发生离子交换反应代替,形成对应金属离子的M磷灰石(M代表取代钙离子的金属离子)。羟基磷灰石(HA)是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机组成成分,人的牙釉质中羟基磷灰石的含量约96Wt.%(92Vol.%),骨头中也约占到69Wt.%。羟基磷灰石具有优良的生物相容性和生物活性,并可作为一种骨骼或牙齿的诱导因子,在口腔保健领域中对牙齿具有较好的再矿化、脱敏以及美白作用。实验证明HA粒子与牙釉质生物相容性好,亲和性高,其矿化液能够有效形成再矿化沉积,阻止钙离子流失,解决牙釉质脱矿问题,从根本上预防龋齿病。含有HA材料的牙膏对唾液蛋白、葡聚糖具有强吸附作用,能减少患者口腔的牙菌斑,促进牙龈炎愈合,对龋病、牙周病有较好的防治作用
4、壳聚糖(chitosan)又称脱乙酰甲壳素,是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的,化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。自1859年,法国人Rouget首先得到壳聚糖后,这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注,在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。针对患者,壳聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究报告。同时,壳聚糖被作为增稠剂、被膜剂列入国家食品添加剂使用标准GB-2760.
实施例一
图1为本申请实施例提供的一种3D打印人工骨的制造方法的流程示意图。如图1所示,所述方法包括:
步骤101:通过三维CT获得3D图形;
具体来说,通过对患者患处做三维CT,得到患处的3D立体图形,上述3D立体图形能够真实的看到患处骨骼的形状。例如,一位患者患有骨肿瘤,经过手术切除骨肿瘤后,患处骨骼会留下缺口,所述缺口根据骨肿瘤的大小形状不同而决定,可以说每位患切除骨肿瘤后的缺口都是不一样的,所以,通过三维CT,能够得到与患者骨骼缺口的形状、大小相同的图形。
步骤102:根据所述3D图形通过建模技术获得闭合骨窗的3D模型;
具体来说,根据所述3D图形,利用计算机软件通过建模技术,构建出与所述患者骨骼缺口相吻合的闭合骨窗的3D模型,所述闭合骨窗3D模型即为填补所述患者骨骼缺口的模型。通过3D建模构建出的人工骨3D模型与患者骨骼缺口吻合度高,解决了目前临床应用中所用缓释药物,形状单一,结构简单,无法满足各种不同类型骨科手术要求的不足。比如说,骨窗太窄,塞不进去;或者骨窗太大,难以闭合,反而缝合后,使得使用的药物流出的问题。通过3D打印后,可以使药物复合体系与骨窗结构相吻合,利于填塞,并且在闭合时可以按骨窗或者去除骨,即骨缺的大小,合理设计闭合3D打印人工骨,起到有利于药物的封闭,不会使药物流出的作用。
步骤103:获得第一敏感性药物,其中,所述第一敏感性药物用于表征对于目标对象的药物敏感性;
具体来说,敏感性药物是指在骨髓炎治疗过程中,对于目标对象进行长期缓释治疗所需的药物。其中,根据药物敏感性的高低可以区分为第一敏感性药物、第二敏感性药物、第三敏感性药物,其中,根据对于目标对象的敏感性高低程度可以定义为:第一敏感性药物的敏感性低于所述第二敏感性药物,第二敏感性药物的敏感性低于所述第三敏感性药物。
进一步的,对于敏感性高低程度的设定可采用配比的方式,比如通过实验数据获得较常规的组合,比如A类敏感性药物和B类敏感性药物配比比较适合第一类目标对象,C类敏感性药物和D类敏感性药物比较适合第二类目标对象,如青霉素、庆大霉素、链霉素等,可以根据患者对药物的需求,进行组合,以此为例,可以设计不同配比方式的敏感性高低不同药物的组合。
步骤104:获得第二敏感性药物,其中,所述第二敏感性药物用于对于所述目标对象的药物敏感性,所述第一敏感性药物的敏感性低于所述第二敏感性药物;
具体来说,本申请定义了不同的敏感性药物,即第一敏感性药物、第二敏感性药物、第三敏感性药物。之所以定义不同的敏感性药物,目的在于将不同的敏感性药物置于不同的人工骨的不同层面,并通过先外后内的分解方式,不断将不同敏感性药物释放于目标对象,进而实现长期缓释治疗的技术效果。同时,能够实现根据上述敏感实验的结果达到针对性的治疗的技术效果。
步骤105:将重量百分比为0.1%-20%的含有乳酸乙酸的共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂;
步骤106:在所述溶剂中溶解所述第一敏感性药物,并制成第一悬浊液;
具体来说,在步骤105和步骤106中,将第一敏感性药物置于上述重量百分比为0.1%-20%的含有乳酸乙酸的共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂中,并配置成第一悬浊液;其中,乳酸乙酸的共聚物可以是聚乳酸-羟基乙酸共聚物,PLGA,PLA,PLG等,或者不同比例的混合物,其中,将重量百分比为1%聚乳酸-烃基乙酸共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂为优选实施例。由于PLGA是一种可降解的功能高分子有机化合物,具有良好的生物相容性,可作为药用辅料。所以,本申请实施例选用上述PLGA作为载体用于容置第一敏感性药物。进一步的,上述第一敏感性药物可为粉末状,继而实现在上述溶剂。进一步的,为了更好的实现药物的长期缓释效果,可以在上述第一悬浊液中配置含有敏感药物的微球,由于上述微球中也含有敏感性药物,可以进一步实现二次缓释,进而增加缓释效果。
步骤107:在所述第一悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第一膏状材料;
具体来说,羟基磷灰石,磷酸三钙,氟化钙及含钙化合物是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机组成部分,也具有优良的生物相容性和生物活性,同时,其矿化液能够有效形成再矿化沉积,故采用重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物可以将第一悬浊液配置为第一膏状材料;其中,含钙化合物可以是羟基磷灰石,磷酸三钙,氟化钙及不同比例的混合物,其中,在所述第一悬浊液中计入重量百分比为3%-5%的羟基磷灰石配置成第一膏状材料为优选实施例。而上述配置后的第一膏状材料可以作为生物3D打印机的输入材质,进而实现人工骨的打印。
步骤108:将所述第一膏状材料加入生物3D打印机中进行打印,形成内层;
具体来收,将符合生物3D打印机输入要求的第一膏状材料加入生物3D打印机中进行3D打印,由于3D打印技术已经属于基础技术,故本申请实施例不再具体阐述3D打印机的打印过程和方法。需要注意的是,上述3D打印机打印的结构应和目标对象所需的骨缺相匹配,也就是说,通过3D打印技术的个性化特点,可以以目标对象的骨缺为目标对象,以3D打印技术为手段,打印出与骨缺相匹配的3D打印人工骨。上述3D打印技术解决了目前临床应用中所用缓释药物,形状单一,结构简单,无法满足各种不同类型骨科手术要求的不足。比如说,骨窗太窄,塞不进去;或者骨窗太大,难以闭合,反而缝合后,使得使用的药物流出的问题。通过3D打印后,可以使药物复合体系与骨窗结构相吻合,利于填塞,并且在闭合时可以按骨窗或者去除骨,即骨缺的大小,合理设计闭合3D打印人工骨,起到有利于药物的封闭,不会使药物流出的作用。
其中,在步骤108中,将第一膏状材料打印为内层,也就是作为最后缓释的药物进行释放。
步骤109:在所述溶剂中溶解所述第二敏感性药物,并制成第二悬浊液;
步骤110:在所述第二悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第二膏状材料;
具体来说,在步骤109和步骤110中,参照步骤105和步骤106中的过程,将所述第二敏感性药物配置成第二悬浊液,其中,第二敏感性药物的敏感性要高于所述第一敏感性药物,其目的在于将敏感性高的药物先进行释放,以有助于目标对象的缓释效果。
步骤111:将所述第二膏状材料加入生物3D打印机中,并以所述内层为基础打印,形成所述人工骨。
具体来说,步骤111可参照步骤108的过程。其中,所述第二膏状材料是在内层的基础上进行打印的,也就是说,将第二膏状材料覆盖于所述第一膏状材料形成的内容之上,在具体的缓释效果上,会形成先缓释第二膏状材料,再缓释第一膏状材料的效果,进而实现高敏感性的材料先释放,低敏感性的材料后释放,进而提升缓释效果的技术效果。
综上所述,通过上述步骤101-111可通过生物3D打印机打印出具有两种不同缓释效果,并和目标对象的骨窗结构相匹配的3D人工打印骨,进而具有满足各种骨科手术需求且能够较好携带缓释药物的技术效果。
实施例二:
为了实现更多中敏感性药物的使用,达到进一步提升缓释效果,本申请实施例还提供一种3D打印人工骨的制造方法,如图2所示,所述方法包括:
步骤210:在将所述第二膏状材料加入生物3D打印机中,并以所述内层为基础打印之后,所述方法还包括:
步骤220:获得第三敏感性药物,其中,所述第三敏感性药物用于对于所述目标对象的药物敏感性,所述第二敏感性药物的敏感性低于所述第三敏感性药物;
步骤230:在所述溶剂中溶解所述第三敏感性药物,并制成第三悬浊液;
步骤240:在所述第三悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第三膏状材料;
步骤250:将所述第三膏状材料加入生物3D打印机中,进而在所述第二膏体材料的打印层之上进行打印,形成所述人工骨。
对于本实施例而言,加入第三敏感性药物,其中第三敏感性药物的敏感性大于第二敏感性药物,通过将上述第三敏感性药物制成第三膏状材料后,由生物3D打印机打印在所述第二膏体材料的打印层之上进行打印,形成所述人工骨。也就是说,对于本实施例而言,上述三种敏感性药物按照敏感性不同分成三层打印,即最外层为敏感性最高的第三敏感性药物,中间层为敏感性居中的第二敏感性药物,最内层为敏感性最低的第一敏感性药物。在上述人工骨的缓释过程中,会首先缓释敏感性最高的最外层的第三敏感性药物,然后缓释敏感性居中的第二敏感性药物,最后缓释敏感性最低的第一敏感性药物,进而实现阶梯化的,有步骤的,科学的,可控的药物缓释治疗效果。
实施例三
为了进一步提升缓释效果,本申请实施例还提供了一种3D打印人工骨的制造方法,如图3所示,所述方法包括:
步骤310:获得所述第一敏感性药物的所需第一作用时间;
步骤320:根据所述第一作用时间获得所述第一敏感性药物的总药量;
步骤330:根据所述总药量确定所述加入所述生物3D打印机中的第一膏状材料的重量。
对于本申请实施例而言,对于不同的目标对象可能根据病情、个体身体情况等需要不同的缓释时间,所以,需要首先确定该敏感性药物所需要的释放时间,在具体而言,对于第一敏感性药物需要第一作用时间。进一步的,对于第二敏感性药物也需要确定第二敏感性药物所对应的释放时间,同理,对于第三敏感性药物也需要确定第三敏感性药物所对应的释放时间。
其次,需要根据所需的第一作用时间确定第一敏感性药物的总药量,上述总药量的确定可以采用多种计算方式,比如,可以通过实验、推理、逻辑运算等方式获得第一敏感性药物1克所对应的释放时间t1。如果所需的第一作用时间是T=10t1,则,所需的总药量即为10克。
然后,根据总药量计算出第一膏状材料的重量。对于根据总药量计算第一膏状材料的重量可以按照实施例一中的制作方法予以计算,因为实施例一中的PLGA的含量,1,4-二氧六环的使用量、重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物的使用量等信息都是明确的,可以采用本领域技术人员的惯用计算方式予以获得。同时,并可以通过实验、计算、推理的方式予以验证和修正。本申请实施例并不做具体说明。
进一步的,上述实施例只是针对第一敏感性药物进行的说明,其同理适用于第二敏感性药物、第三敏感性药物。
实施例四
为了进一步提升缓释效果,本申请实施例还提供了一种3D打印人工骨的制造方法,如图4所示,所述方法包括:
步骤410:获得所述第一敏感性药物的所需第二作用时间;
步骤420:根据所述第二作用时间获得所述第一敏感性药物的打印层数;
步骤430:根据所述打印层数确定所述生物3D打印机中所述第一膏状材料的打印层数。
对于本申请实施例而言,对于不同的目标对象可能根据病情、个体身体情况等需要不同的缓释时间,所以,需要首先确定该敏感性药物所需要的释放时间,在具体而言,对于第一敏感性药物需要第二作用时间。进一步的,对于第二敏感性药物也需要确定第二敏感性药物所对应的释放时间,同理,对于第三敏感性药物也需要确定第三敏感性药物所对应的释放时间。
其次,需要根据所需的第二作用时间确定第一敏感性药物的打印层数,对于打印层数而言,由于其缓释是从表层逐步向内层逐步剥离的过程,也就是说,打印的层数越多,其缓释的时间也就越长。所以,层数和缓释时间是具有一定的比例关系。需要说明的是,上述比例关系是可以通过实验、计算、推理等方式予以获得的,本申请实施例不做具体阐述。举例来说,已经N层第一敏感性药物所对应的释放时间为t2,,如果所需的第二作用时间是T=M*t2,则,所需的打印层数为M*t2/N。
然后,根据所述打印层数确定所述生物3D打印机中所述第一膏状材料的打印层数。
进一步的,上述实施例只是针对第一敏感性药物进行的说明,其同理适用于第二敏感性药物、第三敏感性药物。
实施例五
为了进一步提升缓释效果,本申请实施例还提供了一种3D打印人工骨的制造方法,如图5所示,所述方法包括:
步骤510:获得所述第一敏感性药物的所述第三作用时间;
步骤520:根据所述第三作用时间获得所述第一敏感性药物的结构空隙;
步骤530:根据所述结构空隙确定所述生物3D打印机中所述第一膏状材料的打印结构空隙。
对于本申请实施例而言,对于不同的目标对象可能根据病情、个体身体情况等需要不同的缓释时间,所以,需要首先确定该敏感性药物所需要的释放时间,在具体而言,对于第一敏感性药物需要第三作用时间。进一步的,对于第二敏感性药物也需要确定第二敏感性药物所对应的释放时间,同理,对于第三敏感性药物也需要确定第三敏感性药物所对应的释放时间。
其次,需要根据所需的第三作用时间确定第一敏感性药物的结构空隙,对于结构空隙而言,由于其缓释是人工骨在骨骼中不断消融的过程,所以,不同的结构空隙对于骨骼中的骨髓等物质接触的面积或者方式是不同的,也就是说,接触越充分的结构空隙其缓释的时间也就越短。所以,结构空隙的不同和缓释时间具有一定的逻辑关系。需要说明的是,上述逻辑关系可以通过实验、计算、推理等方式予以获得,本申请实施例不做具体阐述。举例来说,第一种结构空隙所带来的接触面积对应第一敏感性药物所对应的释放时间为t3,如果所需的第三作用时间是T=t3,则,所需的结构空隙为第一种结构空隙。进一步的,上述结构空隙可以采用接触面积的计算方式,也可以采用其他技术方式。
然后,根据所述结构空隙确定所述生物3D打印机中所述第一膏状材料的打印结构空隙。
进一步的,上述实施例只是针对第一敏感性药物进行的说明,其同理适用于第二敏感性药物、第三敏感性药物。
实施例六
为了进一步明确所述3D打印人工骨的具体结构,本申请实施例还提供了一种3D打印人工骨的结构,所述结构包括:
内层,所述内层通过3D打印机将包括第一敏感性药物的第一膏状材料进行打印后形成;外层,所述外层通过3D打印机将包括第二敏感性药物的第二膏状材料进行打印后形成;其中,所述第一敏感性药物的敏感性低于所述第二敏感性药物;所述第一膏状材料由重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物和第一悬浊液配置而成,其中,所述第一悬浊液由重量百分比为0.1%-20%的含有乳酸乙酸的共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂,并在所述溶剂中溶解所述第一敏感性药物配置而成;所述第二膏状材料由重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物和第二悬浊液配置而成,其中,所述第二悬浊液由重量百分比为0.1%-20%的含有乳酸乙酸的共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂,并在所述溶剂中溶解所述第二敏感性药物配置而成。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
1.本申请实施例提供的一种3D打印人工骨的制造方法,所述方法包括:通过三维CT获得3D图形;根据所述3D图形获得建模技术获得闭合骨窗的3D模型;获得第一敏感性药物,其中,所述第一敏感性药物用于表征对于目标对象的药物敏感性;获得第二敏感性药物,其中,所述第二敏感性药物用于对于所述目标对象的药物敏感性,所述第一敏感性药物的敏感性低于所述第二敏感性药物;将重量百分比为0.1%-20%的含有乳酸乙酸的共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂;在所述溶剂中溶解所述第一敏感性药物,并制成第一悬浊液;在所述第一悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第一膏状材料;将所述第一膏状材料加入生物3D打印机中进行打印,形成内层;在所述溶剂中溶解所述第二敏感性药物,并制成第二悬浊液;在所述第二悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第二膏状材料;将所述第二膏状材料加入生物3D打印机中,并以所述内层为基础打印,形成所述人工骨。解决了现有技术中由于没有骨窗闭合体系,不仅无法满足各种不同类型骨科手术的要求,同时由于没有骨窗闭合体系,使得药物流出,不能使药物留在需要发挥作用的部位的技术问题,达到了根据3D打印使人工骨与骨窗结构吻合,有利于药物封闭,不会使药物流出,同时后期可以增加骨量的技术效果。
2.本申请实施例通过将第三敏感性药物制成第三膏状材料,并形成第一膏状材料打印后成内层,第二膏状材料打印后成中层,第三膏状材料打印后成外层的三层结构,进一步具有较好携带缓释药物的技术效果。
3.本申请实施例通过获得第一敏感性药物的所需的第一作用时间,进而根据第一作用时间确定总药量的技术手段,具有更为精确的确定携带缓释药总药量的技术效果。
4.本申请实施例通过获得所述第一敏感性药物的所需第二作用时间,进而根据第二作用时间确定打印层数的技术手段,具有更为精确的确定缓释药释放效果的技术效果。
5.本申请实施例通过获得所述第一敏感性药物的所述第三作用时间,并根据第三作用时间确定第一敏感性药物的结构空隙的技术手段,具有更为精确的确定缓释药释放效果的技术效果。
6.本申请实施例通过使用了聚乳酸-羟基乙酸共聚物并将其作为敏感性药物的承载体,使得人工骨具有了降解性及生物相容性,并最终被机体吸收,具有成骨作用,减少由于临床治疗过程中带来的骨量减少的技术效果。
7.本申请实施例通过第一敏感性药物、第二敏感性药物、第三敏感性药物的组合使用,并细分为外、中、内层的逻辑结构,具有缓释药物能够灵活确定,进行药物缓释时间控制的技术效果。
8.本申请实施例通过第一敏感性药物、第二敏感性药物、第三敏感性药物之间的敏感性程度不同,并分别设置于外、中、内层的方式,具有先缓释药效强的药物,后缓释药效稍弱的药物,进一步提升缓释效果的技术效果。
9.本申请实施例通过第一种敏感性药物、第二种敏感性药物,且第一敏感性药物和第二敏感性药物是不同的药物的方式,解决了现有技术中缓释药物都是单一药物的方式,具有进一步提升缓释效果的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
最后所应说明的是,以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照实例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种3D打印人工骨的制造方法,其特征在于,所述方法包括:
通过三维CT获得3D图形;
根据所述3D图形获得建模技术获得闭合骨窗的3D模型;
获得第一敏感性药物,其中,所述第一敏感性药物用于表征对于目标对象的药物敏感性;
获得第二敏感性药物,其中,所述第二敏感性药物用于对于所述目标对象的药物敏感性,所述第一敏感性药物的敏感性低于所述第二敏感性药物;
将重量百分比为0.1%-20%的含有乳酸乙酸的共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂;
在所述溶剂中溶解所述第一敏感性药物,并制成第一悬浊液;
在所述第一悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第一膏状材料;
将所述第一膏状材料加入生物3D打印机中进行打印,形成内层;
在所述溶剂中溶解所述第二敏感性药物,并制成第二悬浊液;
在所述第二悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第二膏状材料;
将所述第二膏状材料加入生物3D打印机中,并以所述内层为基础打印,形成所述人工骨。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在将所述第二膏状材料加入生物3D打印机中,并以所述内层为基础打印之后,所述方法还包括:
获得第三敏感性药物,其中,所述第三敏感性药物用于对于所述目标对象的药物敏感性,所述第二敏感性药物的敏感性低于所述第三敏感性药物;
在所述溶剂中溶解所述第三敏感性药物,并制成第三悬浊液;
在所述第三悬浊液中计入重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物配置成第三膏状材料;
将所述第三膏状材料加入生物3D打印机中,进而在所述第二膏体材料的打印层之上进行打印,形成所述人工骨。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获得所述第一敏感性药物的所需第一作用时间;
根据所述第一作用时间获得所述第一敏感性药物的总药量;
根据所述总药量确定所述加入所述生物3D打印机中的第一膏状材料的重量。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括:
获得所述第一敏感性药物的所需第二作用时间;
根据所述第二作用时间获得所述第一敏感性药物的打印层数;
根据所述打印层数确定所述生物3D打印机中所述第一膏状材料的打印层数。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获得所述第一敏感性药物的所述第三作用时间;
根据所述第三作用时间获得所述第一敏感性药物的结构空隙;
根据所述结构空隙确定所述生物3D打印机中所述第一膏状材料的打印结构空隙。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述3D打印人工骨具体包括:
内层,所述内层通过3D打印机将包括第一敏感性药物的第一膏状材料进行打印后形成;
外层,所述外层通过3D打印机将包括第二敏感性药物的第二膏状材料进行打印后形成;
其中,所述第一敏感性药物的敏感性低于所述第二敏感性药物;
所述第一膏状材料由重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物和第一悬浊液配置而成,其中,所述第一悬浊液由重量百分比为0.1%-20%的含有乳酸乙酸的共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂,并在所述溶剂中溶解所述第一敏感性药物配置而成;
所述第二膏状材料由重量百分比为0.5%-30%的含钙化合物和第二悬浊液配置而成,其中,所述第二悬浊液由重量百分比为0.1%-20%的含有乳酸乙酸的共聚物用1,4-二氧六环溶解成溶剂,并在所述溶剂中溶解所述第二敏感性药物配置而成。
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