CN111330073A - 一种三维打印材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三维打印材料及其制备方法和应用。本发明以聚己内酯、羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮和锶掺杂介孔生物活性玻璃为原料，成功制备了用于3D打印的复合材料，进一步通过机械性能测试和生物学实验证实所得材料具备优异的力学性能，能显著促进细胞增殖和成骨分化，无溶血性，生物相容性好，能在体内降解。因此可用于制备医用人工骨，以治疗骨损伤，如眶颧颌复合体损伤等。

Description

一种三维打印材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及生物医用新材料及其医疗器械产品制造和应用领域，具体地说，涉及一种三维打印材料及其制备方法和在临床的应用(如修复眶颧复合体损伤)。
背景技术
颅面部解剖结构复杂，毗邻众多重要组织，面部表情又承载着人类社交功能，对个体生活质量存在巨大影响，故颜面部修复重建对精度有着极高的要求。整形颅颌面外科修复的目标是要同时恢复美观和功能。借助日新月异的计算机及智能制造技术不断完善手术前模拟、材料设计制造、精准修复、康复评估是本申请所依托的科研项目(上海市促进市级医院临床技能与临床创新能力三年行动计划项目：《三维打印个性化植入物精准修复眶颧复合体缺损的临床应用及转化研究》，崔海燕)的主要方向。
眶颧颌复合体(zygomatic-orbital-maxillary complex,ZOM)骨折是整形与修复重建外科常见的颅面部损伤，容易造成面部不对称、眼球内陷/突眼、复视和张口受限等，极大地影响美观和日常生活。但由于其骨性结构的不规则，精准复位和缺损修复的手术难度较大，而修复的偏差通常会影响面部容貌，甚至功能。颌面骨骼修复的金标准是自体骨移植。然而，由于自体骨移植后骨骼供区的不适、供区取骨加术中雕刻导致手术时间过长、术后感染风险颇高、过大的骨骼缺损修复受限等原因，自体骨移植的应用受到了颇多限制，因此人工骨材料的研究在颌面修复领域愈发得到关注。
近年来，快速成型(rapid prototyping,RP)技术和计算机辅助技术的快速发展，使得它已然成为医疗领域的新宠。过去的十年中，3D打印开始应用于定制个性化的手术工具、导向装置和内植物等。3D打印的RP技术是基于离散、堆积原理，通过计算机自动化逐层叠加成型，对结构复杂的物理模型进行快速制作的综合技术，其最显著特点是能在很短时间内制造出各种复杂实物的原型，特别是其中的光固化立体造型技术，具有精度高、粗糙度低的特点，已成为RP主流技术，其术前预先订制的特点也解决了新一代人工骨材料术中难以塑形的问题。
由于技术和材料学的迅猛进步，3D打印技术在颌面骨骼修复领域也得到了较多的临床应用。本申请人在临床实践中发现通过3D打印技术制作个性化颌面骨植入物，可较为精确地实现骨折复位和缺损的修复。眶颧颌等部位的骨折是导致颌面部畸形的常见原因，可由创伤、感染、肿瘤或先天性原因引起。因其特殊性，不仅影响患者的生理功能，还极大程度地影响其心理健康。自体骨移植虽是颌面骨修复的金标准，但由于上述种种不足，目前逐渐倾向于使用人工骨完成颌面骨修复手术。但以往通用的制式内植物普遍外形较差，且难以较好恢复骨骼功能。3D打印技术的成熟使得个性化颌面骨植入物的临床应用成为了可能，可达到缩短手术时间，提高修复精确性的目的，进一步提高修复效果。
目前用于打印医学植入物的材料种类广泛，但要求其具备良好的生物相容性，避免给人体带来损伤和毒害。常用材料包括：金属，如钛、钛合金等；磷酸钙，如磷酸三钙、羟基磷灰石、二水磷酸氢钙、陶瓷、磷酸钙骨水泥等；人工合成聚合物，如聚己内酯、聚氨酯、聚乙醇酸/聚乳酸共聚物等；天然材料，如来源于动物或人体的明胶、胶原、壳聚糖、纤维蛋白、玻尿酸、角蛋白、琼脂糖等。由于复合材料能在一定程度上弥补单一材料的局限，因此新型3D打印复合材料不断涌现。如专利文献CN106474566A，公开日2017.03.08，公开了一种3D打印PCL/HAp复合材料及其制备方法、用途、打印方法，制备所述材料的原料按重量百分比主要含有以下组分：羟基磷灰石30-95％，聚己内酯5-70％，上述两种原料的质量百分比之和≤100％。专利文献CN108159500A，公开日2018.06.15，公开了一种3D打印人工骨修复材料及其制备方法，所述打印材料是由纳米晶胶原基骨修复材料与生物级可降解载体材料复合形成的，所述纳米晶胶原基骨修复材料为胶原与纳米级羟基磷灰石复合而成的矿化胶原，所述可降解生物级载体材料为PLA、PCL、PGA或PHB。专利文献CN108339153A，公开日2018.07.31，公开了一种3D打印多孔组织工程支架复合材料及其制备方法，包括：按重量份，聚己内酯/聚乳酸/壳聚糖50-90份，生物玻璃/羟基磷灰石/β-磷酸三钙10-50份，共混形成复合体，加入105-106个细胞，加入适宜浓度的活性因子，在3D打印过程中共混打印。
然而，仍有必要进一步开发生物相容性好，可降解，同时又具备优异的机械性能和促进骨生成能力的新型打印材料，以满足更广泛的骨植入物的需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种新型的三维打印材料、其制备方法和用途。
第一方面，本发明提供了一种三维打印材料，其由以下原料制成：聚己内酯、羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮和锶掺杂介孔生物活性玻璃，各原料的重量比为(5-7):(1.5-2.5):(1.5-2.5):(0.6-1.4):1。
作为一个优选例，各原料的重量比为(5.5-6.5):(1.8-2.2):(1.8-2.2):(0.8-1.2):1。
更优选地，各原料的重量比为6:2:2:1:1。
作为另一优选例，所述锶掺杂介孔生物活性玻璃其锶取代的比例为5％-10％。
作为另一优选例，所述三维打印材料的制备方法为：
1)将聚己内酯打碎成2-4mm圆形颗粒；
2)将羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮和锶掺杂介孔生物活性玻璃分别制成粒径＜200nm的纳米微粒；
3)将聚己内酯与羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮和锶掺杂介孔生物活性玻璃熔炼混合。
第二方面，本发明提供了所述三维打印材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚己内酯打碎成2-4mm圆形颗粒；
2)将羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮和锶掺杂介孔生物活性玻璃分别制成粒径＜200nm的纳米微粒；
3)将聚己内酯与羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮和锶掺杂介孔生物活性玻璃熔炼混合。
作为一个优选例，各原料的重量比为(5.5-6.5):(1.8-2.2):(1.8-2.2):(0.8-1.2):1。
更优选地，各原料的重量比为6:2:2:1:1。
作为另一优选例，所述锶掺杂介孔生物活性玻璃其锶取代的比例为5％-10％。
第三方面，本发明提供了所述三维打印材料在制备人工骨中的应用。
第四方面，本发明提供了一种用于治疗眶颧颌复合体损伤的骨植入物的制备方法，包括以下步骤：
1)根据患者三维CT数据，通过逆向工程软件基于镜像原理，以健侧图像为基础进行数据处理和操作，设计个性化的骨植入物；
2)基于骨植入物的STL文件，优化处理后，利用如上任一所述的三维打印材料为原料打印出所述骨植入物。
本发明优点在于：
1、以聚己内酯、羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮和锶掺杂介孔生物活性玻璃为原料，成功制备得到用于3D打印的复合材料，进一步通过机械性能测试和生物学实验证实所得材料具备优异的力学性能，能显著促进细胞增殖和成骨分化，无溶血性，生物相容性好，性能显著优于现有技术报道的相关材料。
2、原料中聚醚醚酮和锶掺杂介孔生物活性玻璃可以发挥协同作用，对于材料性能有显著促进作用；
3、各原料的用量比例适宜，确保了材料的综合性能优异；
4、具有生物可降解性；
5、可用于3D打印眶颧颌骨植入物，精准修复眶颧颌复合体。
附图说明
附图1是三维打印骨折板和固定钉模式图，可针对复杂眶颧复合体骨折或其他骨折损伤进行个性化设计，用于骨折断端复位后的内固定。
附图2是三维打印的网面支架正面观模式图，用于单纯眶颧复合体骨折或小面积骨性结构缺损的修复。网面支架置入操作简便，起到固定骨折线，防止复位后再次发生移位，保护小面积骨性缺损的作用，作为骨性支架在生物降解过程中可以引导成骨细胞和保护性纤维包膜的形成。
附图3是三维打印的网面支架侧面观模式图，用于单纯眶颧复合体骨折或小面积骨性结构缺损的修复。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
实施例1
1材料和方法
1.1主要试剂
聚己内酯(polycaprolactone，PCL)、聚醚醚酮(poly-ether-ether-ketone，PEEK)、聚乳酸(polylactic acid，PLA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA)、正硅酸乙酯(TEOS)、磷酸三乙酯(TEP)、羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)(Mw＝502.31g/mol，Mp＝1100℃)、表面活性剂P123、浓硝酸(HNO3)、四水硝酸钙(Ca(NO3)2·4H2O)、水合氯醛、草酸钾均购于国药集团化学试剂有限公司；六水氯化锶(SrCl2·6H2O)购于Merck公司；胰蛋白酶购于上海浦东生化试剂厂；α-MEM培养液、胎牛血清、PBS溶液购于Gibco；CCK-8试剂盒购于南京诺维赞生物科技有限公司。
1.2主要仪器
超净工作台(BCM-1000，上海沪净医疗器械有限公司，中国)，研磨机(PerstorpCaprolactones，Cheshire，UK)，超声喷雾热分解设备(Sigma-Aldrich，St.Louis，MI，USA)，倒置相差显微镜(CKX41，Oylmpus公司，日本)，力学性能试验机(Instron8032，InstronLimited Cop公司)；CO2恒温培养箱(美国Thermo Fisher Scientific公司)，酶标仪(SpectraMax M5，Molecular Devices公司)。
1.3细胞
4周龄雄性SD大鼠股骨来源的骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymalstem cells,BMSCs)由本实验室分离，使用完全培养基(α-MEM培养液；10％胎牛血清；100U/ml青霉素/链霉素)，置于37℃、5％CO2培养箱中培养。每3天换液1次，细胞长满皿底后，胰蛋白酶消化，以1:3比例分皿传代培养。
2方法
2.1打印材料的制备
2.1.1材料S1的制备
1)锶掺杂介孔生物活性玻璃(Sr-MBG)的制备：将3.0g P123溶解于120ml 2M硝酸和30ml去离子水中，在37℃的水浴锅中搅拌均匀至形成透明溶液，然后向溶液中加入8.5gTEOS、0.98g TEP、5.64g Ca(NO3)2·4H2O和0.34g SrCl2·6H2O，继续在37℃的水浴锅中搅拌12小时，再将溶液转移至水热釜中，在100℃条件下水热处理48小时，之后将溶液转移至100℃的油浴中，干燥得到粉体，最后放于烧结炉中，在650℃条件下烧结以完全去除表面活性剂；
2)聚己内酯经研磨机打碎成3mm圆形颗粒；
3)羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮及制备的锶掺杂介孔生物活性玻璃均分别通过超声喷雾热分解设备制备成纳米微粒(＜200nm)；
4)将PCL材料与HA、PLA、PEEK、Sr-MBG以6:2:2:2:1熔炼混合。具体地，PCL颗粒加热至90℃20分钟后，将制备好的HA、PLA、PEEK、Sr-MBG按比例缓慢加入，混合30分钟后常温冷却。
2.1.2材料S2的制备
1)锶掺杂介孔生物活性玻璃(Sr-MBG)的制备：将3.0g P123溶解于120ml 2M硝酸和30ml去离子水中，在37℃的水浴锅中搅拌均匀至形成透明溶液，然后向溶液中加入8.5gTEOS、0.98g TEP、5.35g Ca(NO3)2·4H2O和0.67g SrCl2·6H2O，继续在37℃的水浴锅中搅拌12小时，再将溶液转移至水热釜中，在100℃条件下水热处理48小时，之后将溶液转移至100℃的油浴中，干燥得到粉体，最后放于烧结炉中，在650℃条件下烧结以完全去除表面活性剂；
2)聚己内酯经研磨机打碎成3mm圆形颗粒；
3)羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮及制备的锶掺杂介孔生物活性玻璃均分别通过超声喷雾热分解设备制备成纳米微粒(＜200nm)；
4)将PCL材料与HA、PLA、PEEK、Sr-MBG以6:2:2:2:1熔炼混合。具体地，PCL颗粒加热至90℃20分钟后，将制备好的HA、PLA、PEEK、Sr-MBG按比例缓慢加入，混合30分钟后常温冷却。
2.1.3材料S3的制备
1)锶掺杂介孔生物活性玻璃(Sr-MBG)的制备：将3.0g P123溶解于120ml 2M硝酸和30ml去离子水中，在37℃的水浴锅中搅拌均匀至形成透明溶液，然后向溶液中加入8.5gTEOS、0.98g TEP、4.75g Ca(NO3)2·4H2O和1.34g SrCl2·6H2O，继续在37℃的水浴锅中搅拌12小时，再将溶液转移至水热釜中，在100℃条件下水热处理48小时，之后将溶液转移至100℃的油浴中，干燥得到粉体，最后放于烧结炉中，在650℃条件下烧结以完全去除表面活性剂；
2)聚己内酯经研磨机打碎成3mm圆形颗粒；
3)羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮及制备的锶掺杂介孔生物活性玻璃均分别通过超声喷雾热分解设备制备成纳米微粒(＜200nm)；
4)将PCL材料与HA、PLA、PEEK、Sr-MBG以6:2:2:2:1熔炼混合。具体地，PCL颗粒加热至90℃20分钟后，将制备好的HA、PLA、PEEK、Sr-MBG按比例缓慢加入，混合30分钟后常温冷却。
2.1.4材料S4的制备
1)锶掺杂介孔生物活性玻璃(Sr-MBG)的制备：将3.0g P123溶解于120ml 2M硝酸和30ml去离子水中，在37℃的水浴锅中搅拌均匀至形成透明溶液，然后向溶液中加入8.5gTEOS、0.98g TEP、5.35g Ca(NO3)2·4H2O和0.67g SrCl2·6H2O，继续在37℃的水浴锅中搅拌12小时，再将溶液转移至水热釜中，在100℃条件下水热处理48小时，之后将溶液转移至100℃的油浴中，干燥得到粉体，最后放于烧结炉中，在650℃条件下烧结以完全去除表面活性剂；
2)聚己内酯经研磨机打碎成3mm圆形颗粒；
3)羟基磷灰石、聚乳酸及制备的锶掺杂介孔生物活性玻璃均分别通过超声喷雾热分解设备制备成纳米微粒(＜200nm)；
4)将PCL材料与HA、PLA、Sr-MBG以6:2:2:1熔炼混合。具体地，PCL颗粒加热至90℃20分钟后，将制备好的HA、PLA、PEEK、Sr-MBG按比例缓慢加入，混合30分钟后常温冷却。
2.1.5材料S5的制备
1)锶掺杂介孔生物活性玻璃(Sr-MBG)的制备：将3.0g P123溶解于120ml 2M硝酸和30ml去离子水中，在37℃的水浴锅中搅拌均匀至形成透明溶液，然后向溶液中加入8.5gTEOS、0.98g TEP、5.35g Ca(NO3)2·4H2O和0.67g SrCl2·6H2O，继续在37℃的水浴锅中搅拌12小时，再将溶液转移至水热釜中，在100℃条件下水热处理48小时，之后将溶液转移至100℃的油浴中，干燥得到粉体，最后放于烧结炉中，在650℃条件下烧结以完全去除表面活性剂；
2)聚己内酯经研磨机打碎成3mm圆形颗粒；
3)羟基磷灰石、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物及制备的锶掺杂介孔生物活性玻璃均分别通过超声喷雾热分解设备制备成纳米微粒(＜200nm)；
4)将PCL材料与HA、PLA、PLGA、Sr-MBG以6:2:2:1:1熔炼混合。具体地，PCL颗粒加热至90℃20分钟后，将制备好的HA、PLA、PLGA、Sr-MBG按比例缓慢加入，混合30分钟后常温冷却。
2.1.6材料S6的制备
1)聚己内酯经研磨机打碎成3mm圆形颗粒；
2)羟基磷灰石、聚乳酸及聚醚醚酮分别通过超声喷雾热分解设备制备成纳米微粒(＜200nm)；
3)将PCL材料与HA、PLA、PEEK以6:2:2:1熔炼混合。具体地，PCL颗粒加热至90℃20分钟后，将制备好的HA、PLA、PEEK按比例缓慢加入，混合30分钟后常温冷却。
2.2 3D打印
以2.1制备的各复合材料为原料，通过熔体微分3D打印机打印试样，打印参数设置为：喷嘴孔径0.4mm，打印速度32mm/s，打印层高0.3mm，室温20℃，打印温度160℃，螺杆转速0.6r/min。
2.3试样的物理机械性能测试
随机选取3个3D打印试样检测力学性能，按照相关标准操作。
2.4试样的生物学性能测试
2.4.1对BMSCs增殖的影响
应用CCK-8法检测3D打印试样对BMSCs增殖的影响。将直径20mm*0.2mm的圆片状的试样进行紫外照射消毒灭菌，放置于12孔板中，共放置3个孔。并设置3孔不加任何试样的空白对照孔。收集第2代BMSCs，胰蛋白酶消化，调整细胞浓度至2×105/ml，接种于12孔板中。分别在培养1、3、5天时取出培养板，PBS缓冲液冲洗3次，加入含10％CCK-8的培养基继续培养4小时，最后用酶标仪在450nm处测定吸光度(A)值。
2.4.2对BMSCs成骨分化的影响
将直径20mm*0.2mm的圆片状的试样进行紫外照射消毒灭菌，放置于12孔板中。收集第2代BMSCs，胰蛋白酶消化，调整细胞浓度至2×105/ml，接种于12孔板中。用成骨诱导培养基(DMEM、10％胎牛血清、1％青霉素-链霉素双抗、10mmol/Lβ-磷酸甘油钠、10-8mol/L地塞米松、0.2mmol/L抗坏血酸)进行培养，温度37℃，5％CO2，每3天换液一次。在诱导第1、3、5天时，用碱性磷酸酶试剂盒检测并计算碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase，ALP)活性。在诱导第7天通过Real-time PCR检测ALP、RUNX2和OPN的基因表达情况。
2.4.3溶血反应
1)将灭菌后的3D打印试样浸入生理盐水，试样和生理盐水的比例为0.2g/mL，于37℃、5％CO2培养箱中浸泡72h，然后使用0.22μm滤膜过滤除菌，得到浸提液，4℃冰箱保存备用。
2)使用8％水合氯醛麻醉新西兰大白兔，注射器刺入心脏采血4mL，收集至抗凝管中(2％草酸钾溶液0.2mL处理)，然后用5mL生理盐水稀释，制备稀释后的兔抗凝血。
3)将生理盐水(阴性对照组)、双蒸水(阳性对照组)和生理盐水制备的浸提液(实验组)三组溶液放置于37℃水浴锅预热30min，三组溶液各取10mL于离心管中，分别加入稀释后的兔抗凝血0.2mL，混匀后继续在37℃水浴锅孵育1h。
4)离心后，留取上清液，检测545nm波长处各组吸光度A值。实验重复3次。计算3D打印试样浸提液溶血率：溶血率＝(实验组A值–阴性对照组A值)/(阳性对照组A值–阴性对照组A值)×100％。
2.5统计学分析
采用SPSS22.0统计软件包对数据进行统计学分析。计量资料使用均数±标准差表示，符合正态分布和方差齐性时，多组之间的数据比较采用one-way ANOVA检验，两两比较采用LSD检验。P＜0.05认为差异具有统计学意义。
3结果
3.1物理机械性能测试
对制备的3D打印试样按照标准检测其物理机械性能，结果见表1。S1和S2组3D打印试样的拉伸强度、弯曲强度和压缩强度分别高于其余各组，差异均具有统计学意义(P<0.05)，表明以PCL、HA、PLA、PEEK、Sr-MBG(Sr占5％或10％)为原料制备的3D打印试样物理机械性能显著优于其他几组，而且可以看出原料中同时存在PEEK和Sr-MBG有助于显著提升试样的物理机械性能，PEEK和Sr-MBG具备一定的协同作用。
表1 3D打印试样的物理机械性能
Figure BDA0002400143700000091
注：*，与S1组比较，P<0.05；#，与S2组比较，P<0.05。
3.2对BMSCs增殖的影响
CCK-8法检测3D打印试样对BMSCs增殖的影响，结果见表2。在共培养后的第1、3、5天，相比于空白对照组，S1至S6各组3D打印试样对于BMSCs的增殖均具有一定的促进作用，表明各组3D打印材料对细胞存活没有抑制作用，具有良好的细胞相容性。其中，S1和S2组3D打印试样的促进作用最为显著，在共培养后的第3天和第5天，S1和S2组A450值显著大于其余各组，差异均具有统计学意义(P<0.05)，表明以PCL、HA、PLA、PEEK、Sr-MBG(Sr占5％或10％)为原料制备的3D打印材料在促进细胞增殖方面的能力显著强于其他几组，同时发现当原料中同时存在PEEK和Sr-MBG时，对细胞增殖的促进作用有显著提升，PEEK和Sr-MBG具备一定的协同作用。S1和S2组相比，A450值的差异均不具有统计学意义(P>0.05)。
表2 3D打印试样对BMSCs增殖的影响
Figure BDA0002400143700000101
注：*，与空白对照组比较，P<0.05；#，与S1组比较，P<0.05；Δ，与S2组比较，P<0.05。
3.3对BMSCs成骨分化的影响
本实验进一步考察了3D打印试样对BMSCs成骨分化的影响。ALP是成骨细胞分化早期表型的标志物，用于评价成骨细胞分化的程度。ALP活性检测结果(表3)显示，在成骨分化第1、3、5天时，S1至S6组的ALP活性均高于空白对照组，其中在第5天时，各组ALP活性与空白对照组ALP活性的差异都具有统计学意义(P<0.05)，表明各3D打印试样的存在均可提高细胞ALP活性，具有促进成骨分化的作用。在共培养第1、3、5天时，S1和S2组ALP活性均高于其余各组，差异均具有统计学意义(P<0.05)，且当原料中同时存在PEEK和Sr-MBG时，ALP活性提升幅度明显增加，PEEK和Sr-MBG具备一定的协同作用。
表3 3D打印试样对BMSCs ALP活性的影响
Figure BDA0002400143700000102
Figure BDA0002400143700000111
注：*，与空白对照组比较，P<0.05；#，与S1组比较，P<0.05；Δ，与S2组比较，P<0.05。
Real-time PCR检测成骨特异性基因表达情况，结果见表4，3D打印试样与BMSCs共培养7天后，各组ALP、RUNX和OPN基因表达量均相比与对照有所增加。其中，S1和S2组各基因表达量增加最为显著，分别与其余各组比较，差异均具有统计学意义(P<0.05)。
表4 3D打印试样对BMSCs成骨特异性基因表达量的影响
Figure BDA0002400143700000112
注：*，与S1组比较，P<0.05；#，与S2组比较，P<0.05。
3.4溶血反应
检测3D打印试样浸提液的溶血性，结果(表5)表明，各3D打印试样浸提液的溶血率均较低，符合医用生物材料的要求，生物相容性好。
表5 3D打印试样的溶血率
Figure BDA0002400143700000113
Figure BDA0002400143700000121
实施例2
制备3D打印材料，步骤如下：
1)锶掺杂介孔生物活性玻璃(Sr-MBG)的制备：将3.0g P123溶解于120ml 2M硝酸和30ml去离子水中，在37℃的水浴锅中搅拌均匀至形成透明溶液，然后向溶液中加入8.5gTEOS、0.98g TEP、5.35g Ca(NO3)2·4H2O和0.67g SrCl2·6H2O，继续在37℃的水浴锅中搅拌12小时，再将溶液转移至水热釜中，在100℃条件下水热处理48小时，之后将溶液转移至100℃的油浴中，干燥得到粉体，最后放于烧结炉中，在650℃条件下烧结以完全去除表面活性剂；
2)聚己内酯经研磨机打碎成3mm圆形颗粒；
3)羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮及制备的锶掺杂介孔生物活性玻璃均分别通过超声喷雾热分解设备制备成纳米微粒(＜200nm)；
4)将PCL材料与HA、PLA、PEEK、Sr-MBG以5:2.5:1.5:0.6:1熔炼混合。具体地，PCL颗粒加热至90℃20分钟后，将制备好的HA、PLA、PEEK、Sr-MBG按比例缓慢加入，混合30分钟后常温冷却。
实施例3
制备3D打印材料，步骤如下：
1)锶掺杂介孔生物活性玻璃(Sr-MBG)的制备：将3.0g P123溶解于120ml 2M硝酸和30ml去离子水中，在37℃的水浴锅中搅拌均匀至形成透明溶液，然后向溶液中加入8.5gTEOS、0.98g TEP、5.35g Ca(NO3)2·4H2O和0.67g SrCl2·6H2O，继续在37℃的水浴锅中搅拌12小时，再将溶液转移至水热釜中，在100℃条件下水热处理48小时，之后将溶液转移至100℃的油浴中，干燥得到粉体，最后放于烧结炉中，在650℃条件下烧结以完全去除表面活性剂；
2)聚己内酯经研磨机打碎成3mm圆形颗粒；
3)羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮及制备的锶掺杂介孔生物活性玻璃均分别通过超声喷雾热分解设备制备成纳米微粒(＜200nm)；
4)将PCL材料与HA、PLA、PEEK、Sr-MBG以7:1.5:2.5:0.6:1熔炼混合。具体地，PCL颗粒加热至90℃20分钟后，将制备好的HA、PLA、PEEK、Sr-MBG按比例缓慢加入，混合30分钟后常温冷却。
实施例4
制备3D打印材料，步骤如下：
1)锶掺杂介孔生物活性玻璃(Sr-MBG)的制备：将3.0g P123溶解于120ml2M硝酸和30ml去离子水中，在37℃的水浴锅中搅拌均匀至形成透明溶液，然后向溶液中加入8.5gTEOS、0.98g TEP、5.35g Ca(NO3)2·4H2O和0.67g SrCl2·6H2O，继续在37℃的水浴锅中搅拌12小时，再将溶液转移至水热釜中，在100℃条件下水热处理48小时，之后将溶液转移至100℃的油浴中，干燥得到粉体，最后放于烧结炉中，在650℃条件下烧结以完全去除表面活性剂；
2)聚己内酯经研磨机打碎成3mm圆形颗粒；
3)羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮及制备的锶掺杂介孔生物活性玻璃均分别通过超声喷雾热分解设备制备成纳米微粒(＜200nm)；
4)将PCL材料与HA、PLA、PEEK、Sr-MBG以7:1.5:2:1.4:1熔炼混合。具体地，PCL颗粒加热至90℃20分钟后，将制备好的HA、PLA、PEEK、Sr-MBG按比例缓慢加入，混合30分钟后常温冷却。
实施例5
制备3D打印材料，步骤如下：
1)锶掺杂介孔生物活性玻璃(Sr-MBG)的制备：将3.0g P123溶解于120ml 2M硝酸和30ml去离子水中，在37℃的水浴锅中搅拌均匀至形成透明溶液，然后向溶液中加入8.5gTEOS、0.98g TEP、5.35g Ca(NO3)2·4H2O和0.67g SrCl2·6H2O，继续在37℃的水浴锅中搅拌12小时，再将溶液转移至水热釜中，在100℃条件下水热处理48小时，之后将溶液转移至100℃的油浴中，干燥得到粉体，最后放于烧结炉中，在650℃条件下烧结以完全去除表面活性剂；
2)聚己内酯经研磨机打碎成2mm圆形颗粒；
3)羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮及制备的锶掺杂介孔生物活性玻璃均分别通过超声喷雾热分解设备制备成纳米微粒(＜200nm)；
4)将PCL材料与HA、PLA、PEEK、Sr-MBG以5.5:2.2:1.8:1.2:1熔炼混合。具体地，PCL颗粒加热至90℃20分钟后，将制备好的HA、PLA、PEEK、Sr-MBG按比例缓慢加入，混合30分钟后常温冷却。
实施例6
制备3D打印材料，步骤如下：
1)锶掺杂介孔生物活性玻璃(Sr-MBG)的制备：将3.0g P123溶解于120ml 2M硝酸和30ml去离子水中，在37℃的水浴锅中搅拌均匀至形成透明溶液，然后向溶液中加入8.5gTEOS、0.98g TEP、5.35g Ca(NO3)2·4H2O和0.67g SrCl2·6H2O，继续在37℃的水浴锅中搅拌12小时，再将溶液转移至水热釜中，在100℃条件下水热处理48小时，之后将溶液转移至100℃的油浴中，干燥得到粉体，最后放于烧结炉中，在650℃条件下烧结以完全去除表面活性剂；
2)聚己内酯经研磨机打碎成4mm圆形颗粒；
3)羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮及制备的锶掺杂介孔生物活性玻璃均分别通过超声喷雾热分解设备制备成纳米微粒(＜200nm)；
4)将PCL材料与HA、PLA、PEEK、Sr-MBG以6.5:1.8:2.2:0.8:1熔炼混合。具体地，PCL颗粒加热至90℃20分钟后，将制备好的HA、PLA、PEEK、Sr-MBG按比例缓慢加入，混合30分钟后常温冷却。
实施例7
利用实施例1所制备的S1或S2材料或实施例2-6任一材料，通过3D打印快速成型技术精准修复眶颧颌复合体损伤，步骤如下：
1)所有患者均在术前拍摄1mm层厚的全颅颌面三维CT，在计算机辅助下，术前根据患者三维CT数据，通过逆向工程软件基于镜像原理，以健侧图像为基础进行数据处理和操作，3D重塑面部轮廓和对称性，设计个性化的颌面骨植入物，得到骨折复位和缺损修复方案；
2)将颌面骨植入物的STL文件导入到OPUS-CAM软件中，进行切片并做路径优化处理，再导入OPUS-printer中，3D打印出完整的骨缺损补片模型。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三维打印材料，其特征在于，由以下原料制成：聚己内酯、羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮和锶掺杂介孔生物活性玻璃，各原料的重量比为(5-7):(1.5-2.5):(1.5-2.5):(0.6-1.4):1。
2.根据权利要求1所述的三维打印材料，其特征在于，各原料的重量比为(5.5-6.5):(1.8-2.2):(1.8-2.2):(0.8-1.2):1。
3.根据权利要求2所述的三维打印材料，其特征在于，各原料的重量比为6:2:2:1:1。
4.根据权利要求1所述的三维打印材料，其特征在于，所述锶掺杂介孔生物活性玻璃其锶取代的比例为5％-10％。
5.根据权利要求1所述的三维打印材料，其特征在于，所述三维打印材料的制备方法为：
1)将聚己内酯打碎成2-4mm圆形颗粒；
2)将羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮和锶掺杂介孔生物活性玻璃分别制成粒径＜200nm的纳米微粒；
3)将聚己内酯与羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮和锶掺杂介孔生物活性玻璃熔炼混合。
6.权利要求1所述的三维打印材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将聚己内酯打碎成2-4mm圆形颗粒；
2)将羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮和锶掺杂介孔生物活性玻璃分别制成粒径＜200nm的纳米微粒；
3)将聚己内酯与羟基磷灰石、聚乳酸、聚醚醚酮和锶掺杂介孔生物活性玻璃熔炼混合。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，各原料的重量比为(5.5-6.5):(1.8-2.2):(1.8-2.2):(0.8-1.2):1。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述锶掺杂介孔生物活性玻璃，其锶取代的比例为5％-10％。
9.权利要求1-5任一所述的三维打印材料在制备人工骨中的应用。
10.一种用于治疗眶颧颌复合体损伤的骨植入物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据患者三维CT数据，通过逆向工程软件基于镜像原理，以健侧图像为基础进行数据处理和操作，设计个性化的骨植入物；
2)基于骨植入物的STL文件，优化处理后，利用权利要求1-5任一所述的三维打印材料为原料打印出所述骨植入物。
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