CN107823716A - 3d打印椎间融合器用复合材料的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

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许国华
王萍
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Abstract

本发明涉及一种3D打印椎间融合器用复合材料的制备方法及其产品和应用，包括锌掺杂的nHA的制备、用OTS对锌掺杂的nHA进行表面改性和3D打印椎间融合器。该方法采用OTS对锌掺杂的HA进行表面改性，并与PLGA混合制备复合材料，用于3D打印椎间融合器。一方面，锌的掺杂能够促进新骨的生成并具有一定的抗炎作用，提高了HA作为人工骨材料的应用性。另一方面，用OTS进行表面修饰，增加了HA颗粒与聚合物PLGA的界面相容性，从而大大增加了3D打印椎间融合器的力学性能。

Description

3D打印椎间融合器用复合材料的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明涉及一种3D打印椎间融合器用复合材料的制备方法及其产品和应用，属于纳米生物医药材料领域。具体涉及采用OTS对锌掺杂的HA进行表面改性，并与PLGA混合制备复合材料，用于3D打印椎间融合器的制备技术。
背景技术
随着临床医学和临床技术的不断发展和积累，脊柱外科手术的适应范围不断扩大，随之出现了越来越多的新型脊椎植入物，例如椎间融合器。近年来，椎间融合器的发展也在不断进步，不仅制作工艺日新月异，其制备材料也在不断更新。但是传统的注塑成型技术，由于尺寸固定，无法个体设计与制造，故而无法满足每个患者的个性化需求。而采用3D打印技术就可以设计并制造出符合个体化要求的新型脊柱植入物。
聚乳酸羟基乙酸（Polylactic-co-glycolic acid ,PLGA）由聚乳酸和聚乙酸共聚物按一定比例聚合而成，具有良好的生物相容性，降解速度可调，完全吸收时间在9-18个月之间，是目前常用的骨组织工程支架材料（Nanoscale Research Letters 2014, 9:314-316）。无机生物陶瓷材料羟基磷灰石( HA)的化学成分与人体骨组织的矿物质相似， 具有优良的生物相容性和骨传导性, 是一类理想的骨组织替代材料, 因而成为生物材料研究领域的热点之一（Materials Science & C-Materials for Biological Applications,2011,31(7)：1245-1256)。但是HA 在应用时存在脆性大、机械强度低及生物降解性差等缺陷。因此, 纳米羟基磷灰石/聚合物复合材料有效地结合了HA 的骨传导性和聚合物的韧性、可生物降解性等优点而成为骨修复材料的热点(中国生物医学工程学报，2008, 27（4）：603-610) 。然而HA与其他聚合物复合时还存在一些问题，比如：HA属于极性分子，具有亲水特性，这与聚合物基质的特性恰恰相反，这种差异易引起HA颗粒与聚合物界面相容性差，结合界面不稳定，颗粒分散均匀性差且易团聚，降低了复合材料的力学性能和生物性质的表达。因此为了增强两相之间的相容性和减少颗粒团聚，对HA表面进行化学修饰是提高复合材料性能的关键。
锌是人体必需的痕量元素，其中骨骼、肝脏和肌肉中含量较高。当被掺杂进磷酸钙的时候，Zn2+能有效提高磷酸钙降解速度和力学性能，并能有效调控其生物性能（TrendsBiotechnol., 2013, 31, 594–605）。有研究表明锌掺杂的HA在用于大鼠颅骨修复时，锌具有抑制骨溶解并刺激新骨生成的作用（Bioceramics, 2008, 361-363:1273-1276）。除此之外，新掺杂的HA还具有抗炎作用。Alexia的研究表明锌掺杂的HA作用于单核/巨噬细胞时，促炎因子的分泌量随锌含量的增加而降低，抑炎因子的分泌量随锌含量的上升而略微上升（Biomaterials, 2006, 24(16): 2739-2747）。因此，制备锌掺杂的HA并采用十八烷基三氯硅烷（OTS）对其进行表面改性，再与PLGA进行复合用于3D打印椎间融合器具有较高的研究意义和应用价值。
发明内容
于针对现有技术的不足，本发明目的在提供一种3D打印椎间融合器用复合材料的制备方法。
本发明的再一目的在于：提代上述制备方法制得的3D打印椎间融合器用复合材料产品。以及
本发明的又一目的在于：提供上述方法制得的产品的应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种3D打印椎间融合器用复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）锌掺杂的纳米羟基磷灰石（nHA）的制备
将Ca(NO3)2和Zn(NO3)2混合溶液装入三颈烧瓶中，摩尔浓度比为（9-19）：1用蠕动泵向其中加入过量的(NH4)2HPO4溶液，滴加速度为3至5ml/min，用pH计监管溶液pH值，同时滴加氨水，控制pH在9.0-10.0，氨水滴加速度为3至5ml/min，滴加完毕后继续搅拌5h，之后陈化24h，倒去上层清夜，加入乙醇抽滤，抽干乙醇后用大量去离子水浸泡，并继续抽滤，重复洗涤至滤液呈中性，除去多余的(NH4)2HPO4和氨水，水洗完毕后，用乙醇分散固体呈糊状，用抽滤装置抽干，放入60度烘箱干燥；
将干燥的前驱体颗粒在红外灯箱旁用研钵粉碎，过150目筛网，将得到的前驱体放入马弗炉中1000度煅烧3h，粉体加入乙醇，进行球磨（400rpm，15h），用旋蒸仪抽干后放入干燥箱中保存待用；
（2）用十八烷基三氯硅烷（OTS）对锌掺杂的nHA进行表面改性
首先，将制得的锌掺杂的nHA颗粒在120度下干燥24h，其次，称量将锌掺杂的nHA颗粒加入到OTS无水甲苯溶液中（2-6mmol/L），超声分散20分钟后，再在室温下搅拌反应6h，随后过滤，并且有无水甲苯溶液反复冲洗颗粒三次以上，除去颗粒表面上物理吸附的OTS，在120度下干燥24h后即可得到OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒；
（3）3D打印椎间融合器
称取PLGA粉末及OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒加入二氯甲烷溶液中，37度持续搅拌（400rpm/min）12h完全充分溶解，混悬液于-20度冷冻12h，将冷冻好的PLGA/OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒混合材料置入冷冻干燥机内冻干12h，将材料残留的二氯甲烷有机溶剂蒸发，制得OTS改性的锌掺杂的nHA混合材料；
将冻干材料取下，剪碎后置入3D生物打印机墨盒中，采用计算机辅助软件设计椎间融合器的支架模型，将数据以STL 格式导入 3D 打印控制软件中，设置打印参数：材料沉积速度 10 mm/s，打印层厚 0.3 mm，平台成型温度 — 20℃，挤出速度 3 mm/min，设备针头直径300μm，由打印机按预设参数熔融材料后在X、Y、Z轴方向分别喷涂成行，完成支架的制作。
在上述方案基础上，所述的将Ca(NO3)2和Zn(NO3)2混合溶液的摩尔浓度（M）比可以为（9-19）：1，用蠕动泵向其中加入过量的(NH4)2HPO4溶液，完成在nHA中掺杂微量元素锌。
在上述方案基础上，所述的对锌掺杂nHA的进行表面改性的物质是OTS。
所述的复合材料的成分是PLGA和OTS改性的锌掺杂nHA。
一种3D打印椎间融合器用复合材料，根据上述任一所述方法制备得到的产品。
一种3D打印椎间融合器用复合材料的应用。
一种椎间融合器，利用上述3D打印椎间融合器用复合材料，采用3D打印的技术完成的。
本发明的优点在于：
（1）锌掺杂的nHA能够起到促进新骨生成和抗炎作用，提高了nHA作为人工骨材料的应用性。
（2）采用OTS对锌掺杂的nHA进行改性，增加了HA颗粒与聚合物PLGA的界面相容性，从而大大增加了3D打印椎间融合器的力学性能。
（3）制备的复合材料具有良好的生物相容性、力学性能及可控的降解性。
（4）采用3D打印技术可以设计并制造出符合个体化要求的椎间融合器。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。
实施例1
1.锌掺杂的nHA的制备
将含0.475M的Ca(NO3)2和0.025M的Zn(NO3)2500ml混合溶液装入三颈烧瓶中，用蠕动泵向其中加入300ml 0.5M的(NH4)2HPO4溶液，滴加速度为3至5ml/min。用pH计监管溶液pH值，同时滴加氨水，控制pH在9.0-10.0，氨水滴加速度为3至5ml/min。滴加完毕后继续搅拌5h，之后陈化24h。倒去上层清夜，加入乙醇抽滤。抽干乙醇后用大量去离子水浸泡，并继续抽滤。重复洗涤至滤液呈中性，除去多余的(NH4)2HPO4和氨水。水洗完毕后，用乙醇分散固体呈糊状，用抽滤装置抽干，放入60度烘箱干燥。
将干燥的前驱体颗粒在红外灯箱旁用研钵粉碎，过150目筛网。将得到的前驱体放入马弗炉中1000度煅烧3h。粉体加入乙醇，进行球磨（400rpm，15h），用旋蒸仪抽干后放入干燥箱中保存待用。
2. 用OTS对锌掺杂的nHA进行表面改性
首先，将制得的锌掺杂的nHA颗粒在120度下干燥24h。其次，称量将锌掺杂的nHA颗粒加入到OTS无水甲苯溶液中（2mmol/L），超声分散20分钟后，再在室温下搅拌反应6h。随后过滤，并且有无水甲苯溶液反复冲洗颗粒三次以上，除去颗粒表面上物理吸附的OTS，在120度下干燥24h后即可得到OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒。
3. 3D打印椎间融合器
称取PLGA粉末及OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒加入二氯甲烷溶液中，37度持续搅拌（400rpm/min）12h完全充分溶解，混悬液于-20度冷冻12h，将冷冻好的PLGA/OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒混合材料置入冷冻干燥机内冻干12h，将材料残留的二氯甲烷有机溶剂蒸发，制得OTS改性的锌掺杂的nHA混合材料。
将冻干材料取下，剪碎后置入3D生物打印机墨盒中。采用计算机辅助软件设计椎间融合器的支架模型，将数据以STL 格式导入 3D 打印控制软件中，设置打印参数：材料沉积速度 10 mm/s，打印层厚 0.3 mm，平台成型温度 — 20℃，挤出速度 3 mm/min，设备针头直径300μm，由打印机按预设参数熔融材料后在X、Y、Z轴方向分别喷涂成行，完成支架的制作。
实施例2
1.锌掺杂的nHA的制备
将含0.45M的Ca(NO3)2和0.05M的Zn(NO3)2混合溶液装入三颈烧瓶中，用蠕动泵向其中加入300ml 0.5M的(NH4)2HPO4溶液，滴加速度为3至5ml/min。用pH计监管溶液pH值，同时滴加氨水，控制pH在9.0-10.0，氨水滴加速度为3至5ml/min。滴加完毕后继续搅拌5h，之后陈化24h。倒去上层清夜，加入乙醇抽滤。抽干乙醇后用大量去离子水浸泡，并继续抽滤。重复洗涤至滤液呈中性，除去多余的(NH4)2HPO4和氨水。水洗完毕后，用乙醇分散固体呈糊状，用抽滤装置抽干，放入60度烘箱干燥。
将干燥的前驱体颗粒在红外灯箱旁用研钵粉碎，过150目筛网。将得到的前驱体放入马弗炉中1000度煅烧3h。粉体加入乙醇，进行球磨（400rpm，15h），用旋蒸仪抽干后放入干燥箱中保存待用。
2. 用OTS对锌掺杂的nHA进行表面改性
首先，将制得的锌掺杂的nHA颗粒在120度下干燥24h。其次，称量将锌掺杂的nHA颗粒加入到OTS无水甲苯溶液中（2mmol/L），超声分散20分钟后，再在室温下搅拌反应6h。随后过滤，并且有无水甲苯溶液反复冲洗颗粒三次以上，除去颗粒表面上物理吸附的OTS，在120度下干燥24h后即可得到OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒。
3. 3D打印椎间融合器
称取PLGA粉末及OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒加入二氯甲烷溶液中，37度持续搅拌（400rpm/min）12h完全充分溶解，混悬液于-20度冷冻12h，将冷冻好的PLGA/OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒混合材料置入冷冻干燥机内冻干12h，将材料残留的二氯甲烷有机溶剂蒸发，制得OTS改性的锌掺杂的nHA混合材料。
将冻干材料取下，剪碎后置入3D生物打印机墨盒中。采用计算机辅助软件设计椎间融合器的支架模型，将数据以STL 格式导入 3D 打印控制软件中，设置打印参数：材料沉积速度 10 mm/s，打印层厚 0.3 mm，平台成型温度 — 20℃，挤出速度 3 mm/min，设备针头直径300μm，由打印机按预设参数熔融材料后在X、Y、Z轴方向分别喷涂成行，完成支架的制作。
实施例3
1. 锌掺杂的nHA的制备
含0.45M的Ca(NO3)2和0.05M的Zn(NO3)2混合溶液装入三颈烧瓶中，用蠕动泵向其中加入300ml 0.5M的(NH4)2HPO4溶液，滴加速度为3至5ml/min。用pH计监管溶液pH值，同时滴加氨水，控制pH在9.0-10.0，氨水滴加速度为3至5ml/min。滴加完毕后继续搅拌5h，之后陈化24h。倒去上层清夜，加入乙醇抽滤。抽干乙醇后用大量去离子水浸泡，并继续抽滤。重复洗涤至滤液呈中性，除去多余的(NH4)2HPO4和氨水。水洗完毕后，用乙醇分散固体呈糊状，用抽滤装置抽干，放入60度烘箱干燥。
将干燥的前驱体颗粒在红外灯箱旁用研钵粉碎，过150目筛网。将得到的前驱体放入马弗炉中1000度煅烧3h。粉体加入乙醇，进行球磨（400rpm，15h），用旋蒸仪抽干后放入干燥箱中保存待用。
2. 用OTS对锌掺杂的nHA进行表面改性
首先，将制得的锌掺杂的nHA颗粒在120度下干燥24h。其次，称量将锌掺杂的nHA颗粒加入到OTS无水甲苯溶液中（4mmol/L），超声分散20分钟后，再在室温下搅拌反应6h。随后过滤，并且有无水甲苯溶液反复冲洗颗粒三次以上，除去颗粒表面上物理吸附的OTS，在120度下干燥24h后即可得到OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒。
3. 3D打印椎间融合器
称取PLGA粉末及OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒加入二氯甲烷溶液中，37度持续搅拌（400rpm/min）12h完全充分溶解，混悬液于-20度冷冻12h，将冷冻好的PLGA/OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒混合材料置入冷冻干燥机内冻干12h，将材料残留的二氯甲烷有机溶剂蒸发，制得OTS改性的锌掺杂的nHA混合材料。
将冻干材料取下，剪碎后置入3D生物打印机墨盒中。采用计算机辅助软件设计椎间融合器的支架模型，将数据以STL 格式导入 3D 打印控制软件中，设置打印参数：材料沉积速度 10 mm/s，打印层厚 0.3 mm，平台成型温度 — 20℃，挤出速度 3 mm/min，设备针头直径300μm，由打印机按预设参数熔融材料后在X、Y、Z轴方向分别喷涂成行，完成支架的制作。
实施例4
1.锌掺杂的nHA的制备
将含0.45M的Ca(NO3)2和0.05M的Zn(NO3)2混合溶液装入三颈烧瓶中，用蠕动泵向其中加入300ml 0.5M的(NH4)2HPO4溶液，滴加速度为3至5ml/min。用pH计监管溶液pH值，同时滴加氨水，控制pH在9.0-10.0，氨水滴加速度为3至5ml/min。滴加完毕后继续搅拌5h，之后陈化24h。倒去上层清夜，加入乙醇抽滤。抽干乙醇后用大量去离子水浸泡，并继续抽滤。重复洗涤至滤液呈中性，除去多余的(NH4)2HPO4和氨水。水洗完毕后，用乙醇分散固体呈糊状，用抽滤装置抽干，放入60度烘箱干燥。
将干燥的前驱体颗粒在红外灯箱旁用研钵粉碎，过150目筛网。将得到的前驱体放入马弗炉中1000度煅烧3h。粉体加入乙醇，进行球磨（400rpm，15h），用旋蒸仪抽干后放入干燥箱中保存待用。
2. 用OTS对锌掺杂的nHA进行表面改性
首先，将制得的锌掺杂的nHA颗粒在120度下干燥24h。其次，称量将锌掺杂的nHA颗粒加入到OTS无水甲苯溶液中（6mmol/L），超声分散20分钟后，再在室温下搅拌反应6h。随后过滤，并且有无水甲苯溶液反复冲洗颗粒三次以上，除去颗粒表面上物理吸附的OTS，在120度下干燥24h后即可得到OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒。
3.3D打印椎间融合器
称取PLGA粉末及OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒加入二氯甲烷溶液中，37度持续搅拌（400rpm/min）12h完全充分溶解，混悬液于-20度冷冻12h，将冷冻好的PLGA/OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒混合材料置入冷冻干燥机内冻干12h，将材料残留的二氯甲烷有机溶剂蒸发，制得OTS改性的锌掺杂的nHA混合材料。
将冻干材料取下，剪碎后置入3D生物打印机墨盒中。采用计算机辅助软件设计椎间融合器的支架模型，将数据以STL 格式导入 3D 打印控制软件中，设置打印参数：材料沉积速度 10 mm/s，打印层厚 0.3 mm，平台成型温度 — 20℃，挤出速度 3 mm/min，设备针头直径300μm，由打印机按预设参数熔融材料后在X、Y、Z轴方向分别喷涂成行，完成支架的制作。

Claims (7)

1.一种3D打印椎间融合器用复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）锌掺杂的nHA的制备
将Ca(NO3)2和Zn(NO3)2混合溶液装入三颈烧瓶中，用蠕动泵向其中加入(NH4)2HPO4溶液，滴加速度为3至5ml/min，用pH计监管溶液pH值，同时滴加氨水，控制pH在9.0-10.0，氨水滴加速度为3至5ml/min，滴加完毕后继续搅拌5h，之后陈化24h，倒去上层清夜，加入乙醇抽滤，抽干乙醇后用大量去离子水浸泡，并继续抽滤，重复洗涤至滤液呈中性，除去多余的(NH4)2HPO4和氨水，水洗完毕后，用乙醇分散固体呈糊状，用抽滤装置抽干，放入60度烘箱干燥得前驱体；
将干燥的前驱体颗粒在红外灯箱旁用研钵粉碎，过150目筛网，将得到的前驱体放入马弗炉中1000度煅烧3h，粉体加入乙醇，进行球磨（400rpm，15h），得锌掺杂的nHA，用旋蒸仪抽干后放入干燥箱中保存待用；
（2）用OTS对锌掺杂的nHA进行表面改性
首先，将制得的锌掺杂的nHA颗粒在120度下干燥24h，其次，称量将锌掺杂的nHA颗粒加入到OTS无水甲苯溶液中（2-6mmol/L），超声分散20分钟后，再在室温下搅拌反应6h，随后过滤，并且有无水甲苯溶液反复冲洗颗粒三次以上，除去颗粒表面上物理吸附的OTS，在120度下干燥24h后即可得到OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒；
（3）3D打印椎间融合器
称取PLGA粉末及OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒加入二氯甲烷溶液中，37度持续搅拌（400rpm/min）12h完全充分溶解，混悬液于-20度冷冻12h，将冷冻好的PLGA/OTS改性的锌掺杂的nHA颗粒混合材料置入冷冻干燥机内冻干12h，将材料残留的二氯甲烷有机溶剂蒸发，制得OTS改性的锌掺杂的nHA混合材料；
将冻干材料取下，剪碎后置入3D生物打印机墨盒中，采用计算机辅助软件设计椎间融合器的支架模型，将数据以STL 格式导入 3D 打印控制软件中，设置打印参数：材料沉积速度 10 mm/s，打印层厚 0.3 mm，平台成型温度 — 20℃，挤出速度 3 mm/min，设备针头直径300μm，由打印机按预设参数熔融材料后在X、Y、Z轴方向分别喷涂成行，完成支架的制作。
2.根据权利要求1所述3D打印椎间融合器用复合材料的制备方法，其特征在于所述的将Ca(NO3)2和Zn(NO3)2混合溶液的摩尔浓度比为（9-19）：1，用蠕动泵向其中加入过量的(NH4)2HPO4溶液，完成在nHA中掺杂微量元素锌。
3.根据权利要求1或2所述3D打印椎间融合器用复合材料的制备方法，其特征在于用OTS对锌掺杂的nHA进行表面。
4.根据权利要求1所述3D打印椎间融合器用复合材料的制备方法，其特征在于所述的复合材料的成分是PLGA和OTS改性的锌掺杂nHA。
5.一种3D打印椎间融合器用复合材料，其特征在于根据权利要求1-4任一所述方法制备得到。
6.一种根据权利要求5所述3D打印椎间融合器用复合材料在椎间融合器的应用。
7.一种椎间融合器制作，根据权利要求5所述3D打印椎间融合器用复合材料采用3D打印的技术完成的。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108926740A (zh) * 2018-07-05 2018-12-04 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 八面体型3d打印的plga/羟基磷灰石颈部椎间融合器的制备方法及产品和应用
CN109044571A (zh) * 2018-07-06 2018-12-21 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 半月型3d打印plga/羟基磷灰石腰部椎间融合器的制备方法及产品和应用
CN110327491A (zh) * 2019-08-06 2019-10-15 南方医科大学深圳医院 一种新型仿生3d打印生物活性融合器及制作方法
CN110624131A (zh) * 2019-10-14 2019-12-31 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 可降解椎间融合器表面生物活性涂层的制备方法及其产品

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102319454A (zh) * 2011-08-24 2012-01-18 浙江普洛家园生物医学材料有限公司 用于椎间融合器的复合材料及其制备方法
CN103418034A (zh) * 2013-08-30 2013-12-04 成都迪康中科生物医学材料有限公司 椎间融合器及其制备方法
CN204468348U (zh) * 2014-12-22 2015-07-15 深圳市第二人民医院 一种个性化3d打印聚乙烯材料椎间融合器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102319454A (zh) * 2011-08-24 2012-01-18 浙江普洛家园生物医学材料有限公司 用于椎间融合器的复合材料及其制备方法
CN103418034A (zh) * 2013-08-30 2013-12-04 成都迪康中科生物医学材料有限公司 椎间融合器及其制备方法
CN204468348U (zh) * 2014-12-22 2015-07-15 深圳市第二人民医院 一种个性化3d打印聚乙烯材料椎间融合器

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHUNLI YANG ET AL: "OTS-modified HA and its toughening effect on PLLA/HA porous composite", 《JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN MEDICINE》 *
QIUHUA YUAN ET AL: "Spin-coating synthesis and characterization of Zn-doped hydroxyapatite/polylactic acid composite coatings", 《SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY》 *
从铭等: "3D打印羟基磷灰石椎间融合器及生物力学分析", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 医药卫生科技辑》 *
张帆等: "３Ｄ打印技术制备个体化终板匹配颈椎间融合器的初步尝试", 《第二军医大学学报》 *
杨春瑜等: "改性羟基磷灰石/聚乳酸复合材料制备及其生物相容性评价", 《西安交通大学学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108926740A (zh) * 2018-07-05 2018-12-04 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 八面体型3d打印的plga/羟基磷灰石颈部椎间融合器的制备方法及产品和应用
CN109044571A (zh) * 2018-07-06 2018-12-21 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 半月型3d打印plga/羟基磷灰石腰部椎间融合器的制备方法及产品和应用
CN110327491A (zh) * 2019-08-06 2019-10-15 南方医科大学深圳医院 一种新型仿生3d打印生物活性融合器及制作方法
CN110624131A (zh) * 2019-10-14 2019-12-31 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 可降解椎间融合器表面生物活性涂层的制备方法及其产品

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