CN113018509A - 一种复合骨软骨支架及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于3D打印材料技术领域，具体涉及一种复合骨软骨支架及其制备方法和应用。本发明提供了一种复合骨软骨支架，从下至上依次包括软骨下骨层、纤维膜状的过渡层和具有网状结构的软骨层；所述软骨下骨层的材料为聚醚醚酮，所述软骨下骨层表面涂覆有生物相容层；所述软骨层的材料包括软骨基质和生物因子，所述软骨基质为水凝胶材料；所述软骨层含有生物因子。软骨层含有的生物因子利于软骨的生长；过渡层能够实现软骨层和软骨下层之间的营养物质的交换，同时使软骨层和软骨下骨层具有相对独立的发育环境，避免造成纤维化问题。本发明提供的复合骨软骨支架能够与周围组织进行较好的整合，能够实现对软骨和软骨下骨的一体化修复。

Description

一种复合骨软骨支架及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于3D打印材料技术领域，具体涉及一种复合骨软骨支架及其制备方法和应用。
背景技术
关节软骨病变是一种常见临床疾病，多数情况是由创伤、肿瘤、事故等引起的。因为软骨组织中缺少血管、神经及未分化的细胞，所以自身修复能力有限。从解剖结构上看，软骨和软骨下骨紧密相连，通常情况，关节软骨病变多数会影响软骨下骨，而且软骨与软骨下骨在生物学功能上相互影响，所以，在进行组织修复时，需要两者同时考虑。
目前常用的解决方案包括微骨折术、自体软骨移植、异体软骨移植等。其中，微骨折术修复时，成骨细胞可能侵入软骨层，出现软骨层纤维化的现象；自体软骨移植需要截取病人自体其他部位软骨，会造成二次创伤；异体软骨移植，新旧组织易出现排异现象。
随着组织工程的发展以及3D打印在生物学领域的应用，研究人员把目光聚焦到3D打印生物支架上。研究人员采用壳聚糖等生物可降解材料，利用3D打印成形具有平行连通孔结构的骨软骨支架。现有的通过3D打印的生物支架大多为单一材料和单一结构。然而，软骨和软骨下骨具有不同的结构，其力学及生物学性能存在较大差异，传统的单一材料单一结构的支架很难满足修复要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种复合骨软骨支架及其制备方法和应用。本发明提供的复合骨软骨支架具有良好的力学性能和生物性能，将其用于人工软骨修复时，实现了软骨和软骨下骨的一体化修复。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合骨软骨支架，从下至上依次包括软骨下骨层(1)、纤维膜状的过渡层(2)和具有网状结构的软骨层(3)；
所述软骨下骨层(1)的材料为聚醚醚酮，所述软骨下骨层(1)表面涂覆有生物相容层；
所述软骨层(3)的材料包括软骨基质和生物因子，所述软骨基质为水凝胶材料。
优选的，所述生物相容层是致密的纳米棒状结构，所述生物相容层的材料为羟基磷灰石；所述生物相容层的厚度为8～110μm，纳米棒状结构的孔隙为0.8～1.8μm。
优选的，所述过渡层材料包括聚己内酯、聚乳酸或明胶；所述过渡层的纤维膜的孔隙为18μm以下。
优选的，所述软骨层的网状结构的孔径为600～900μm。
本发明提供了上述技术方案所述复合骨软骨支架的制备方法，包括以下步骤：
利用熔融沉积成型工艺将聚醚醚酮3D打印出软骨下骨层(1)；
利用水热法在所述软骨下骨层(1)表面涂覆生物相容溶液，形成生物相容层；
利用静电纺丝工艺在所述生物相容层表面3D打印出纤维膜状的过渡层(2)；
利用挤出成形工艺在所述过渡层表面3D打印出具有网状结构的软骨层(3)，挤出成形的原料包含软骨基质和生物因子，所述软骨基质为水凝胶材料。
优选的，所述3D打印的打印路径的获取方法包括：
CT扫描关节软骨缺损部位获得点云数据；
通过逆向设计将CT扫描得到的点云数据转换成实体模型；
参照完整骨软骨组织结构，建立缺损部位的三维模型；
对所得三维模型进行应力应变分析，得到应力应变分布情况；
根据应力应变分布情况设定软骨下骨层的3D打印路径。
优选的，所述生物相容溶液包括乙二胺四乙酸二钠钙盐和磷酸二氢钠的水溶液；
所述涂覆为：将软骨下骨层浸渍在所述生物相容溶液中进行水热反应，得到生物相容层。
优选的，所述水热反应的温度为110～180℃，时间为11～13h。
优选的，所述3D打印用装置为复合多轴生物3D打印机；所述复合多轴生物3D打印机包括三个喷头和接收平台，所述接收平台包括x轴、y轴、z轴、绕y轴旋转的B轴和绕z轴旋转的C轴。
本发明提供了上述技术方案所述复合骨软骨支架或上述技术方案所述制备方法制备得到的复合骨软骨支架在制备人工软骨组织修复材料中的应用。
本发明提供了一种复合骨软骨支架，从下至上述软骨下骨层的材料为聚醚醚酮，所述软骨下骨层表面涂覆有生物相容层；所述软骨层的材料包括软骨基质和生物因子，所述软骨基质为水凝胶材料。本发明提供的复合骨软骨支架中，软骨层含有生物因子利于软骨的生长；软骨层的网状结构为骨细胞提供了黏附生长的空间环境，随着软骨细胞的增殖支架逐渐降解，形成新的软骨组织；过渡层在保证实现软骨层和软骨下层之间的营养物质交换的同时使得软骨层和软骨下骨层具有相对独立的发育环境，从而避免软骨下骨层的骨细胞侵入软骨层，造成纤维化问题。本发明以聚醚醚酮作为软骨下骨层的材料，聚醚醚酮具有与天然骨相近的弹性模量，不易产生应力屏蔽效应，使软骨下骨层具有一定韧性的同时能够保证软骨下骨的力学性能。本发明提供的复合骨软骨支架能够与周围组织进行较好的整合，能够实现对软骨和软骨下骨的一体化修复。
本发明还提供了上述技术方案所述复合骨软骨支架的制备方法，包括以下步骤：利用熔融沉积成型工艺将聚醚醚酮3D打印出软骨下骨层；利用水热法在所述软骨下骨层表面涂覆生物相容溶液，形成生物相容层；利用静电纺丝工艺在所述生物相容层表面3D打印出纤维膜状的过渡层；利用挤出成形工艺在所述过渡层表面3D打印出具有网状结构的软骨层，挤出成形的原料中包含软骨基质和生物因子。本发明通过3D打印制备得到复合骨软骨支架，制备方法简单且能够精确控制支架的形状和尺寸，更利于人工骨软骨修复的进行。
附图说明
图1为复合多轴生物3D打印机的结构图；
图2为利用本发明提供的复合骨软骨支架进行修复后的示意图，较大圆圈中的结构是修复后软骨组织中复合骨软骨支架的放大图，1为软骨下骨层结构，2为过渡层结构，3为软骨层结构；
图3为制备复合骨软骨支架的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种复合骨软骨支架，从下至上依次包括软骨下骨层、纤维膜状的过渡层和具有网状结构的软骨层；
所述软骨下骨层的材料为聚醚醚酮，所述软骨下骨层表面涂覆有生物相容层；
所述软骨层的材料包括软骨基质和生物因子，所述软骨基质为水凝胶材料。
在本发明中，所述复合骨软骨支架包括软骨下骨层，所述软骨下骨层的材料为聚醚醚酮，所述软骨下骨层表面涂覆有生物相容层。本发明对所述软骨下骨层的厚度无特殊限定，根据需要修复的骨软骨的需要进行设定即可；在本发明中，所述软骨下骨层优选为立体网格结构，软骨下骨层立体网格结构的网格直径优选为600～900μm，更优选为750～850μm。
在本发明中，所述生物相容层是致密的纳米棒状结构，所述生物相容层的材质优选为羟基磷灰石；所述生物相容层的的厚度优选为8～110μm，更优选为11～20μm；本发明优选根据修复时采用的细胞种类的生长周期设定生物相容层的厚度，以保证细胞修复速度与生物相容层降解速度相适应。
在本发明中，所述纳米棒状结构的孔隙优选为0.8～1.8μm，更优选为0.8～1.2μm。
在本发明中，所述聚醚醚酮具有与天然骨相近的弹性模量，不易产生应力屏蔽效应，使软骨下骨层具有一定韧性的同时能够保证软骨下骨的力学性能；所述生物相容层提高了复合骨软骨支架的生物活性，利于骨细胞在支架上攀附、增殖和分化，从而促进复合骨软骨支架与人体骨组织进行整合。
在本发明中，所述复合骨软骨支架包括覆盖在所述软骨下骨层表面的纤维膜状的过渡层。在本发明中，所述过渡层材料优选包括聚已内酯、聚乳酸或明胶，更优选为聚己内酯。在本发明中，所述过渡层的纤维膜的孔隙优选为18μm以下，更优选为16～18μm。在本发明中，所述过渡层的厚度优选为100～300μm，更优选为150～250μm。在本发明中，所述过渡层具有纤维膜状能够使体液和营养物质在软骨下骨层和软骨层之间进行交换，同时过渡层也起阻隔的作用，使软骨层和软骨下骨层具有相对独立的发育环境，避免软骨下骨层的骨细胞侵入软骨层，造成纤维化。
在本发明中，所述复合骨软骨支架还包括覆盖在所述过渡层表面的具有网状结构的软骨层，所述软骨层的材料包括软骨基质和生物因子，所述软骨基质为水凝胶材料。在本发明中，所述生物因子优选包括TGF-β系列生长因子、BMP系列生长因子、FGF系列生长因子或IGF系列生长因子，更优选为TGF-β系列生长因子，所述TGF-β系列生长因子优选为TGF-β1。在本发明中，软骨基质为水凝胶材料，所述水凝胶材料优选为壳聚糖和明胶，所述壳聚糖和明胶的质量比优选为25～35：100，更优选为29～34：100。在本发明中，所述生长因子和软骨基质的质量比优选为2.5～3.6:107，更优选为2.6～3.2:107。在本发明中，所述软骨层的网状结构的孔径优选为600～900μm，更优选为750～850μm。在本发明中，所述生长因子促进细胞增殖分化；所述网状结构为软骨细胞提供黏附生长的空间环境，随着软骨细胞的增殖分化，复合骨软骨支架逐渐降解，形成新的软骨组织。
本发明还提供了上述技术方案所述复合骨软骨支架的制备方法，包括以下步骤：
利用熔融沉积成型工艺将聚醚醚酮3D打印出软骨下骨层；
利用水热法在所述软骨下骨层表面涂覆生物相容溶液，形成生物相容层；
利用静电纺丝工艺在所述生物相容层表面3D打印出纤维膜状的过渡层；
利用挤出成形工艺在所述过渡层表面3D打印出具有网状结构的软骨层，挤出成形的原料中包含软骨基质和生物因子，所述软骨基质为水凝胶材料。
本发明利用熔融沉积成型工艺将聚醚醚酮3D打印出软骨下骨层。在本发明中，所述3D打印的打印路径的获取方法优选包括：
CT扫描关节软骨缺损部位获得点云数据；
通过逆向设计将CT扫描得到的点云数据转换成实体模型；
参照完整骨软骨组织结构，建立缺损部位的三维模型；
对所得三维模型进行应力应变分析，得到应力应变分布情况；
根据应力应变分布情况设定软骨下骨层的3D打印路径。
本发明对CT扫描、将点云数据转换为实体模型、建立三维模型的方式无特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
本发明对应力应变分析的方法无特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。本发明根据应力应变分布情况设定软骨下骨层的3D打印路径，能够根据待修复部分受力情况得到对应受力情况的复合骨软骨支架，提高修复的效果。在本发明中，所述3D打印路径优选与应力方向垂直。
本发明对熔融沉积成型工艺无特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。在本发明中，所述熔融沉积成型工艺能够将软骨下骨层材料按照受力方向挤出以成形软骨下骨层，利于提高软骨下骨层的力学性能。在本发明中，所述3D打印用装置优选为复合多轴生物3D打印机，所述复合多轴生物3D打印机的结构如图1所示，所述复合多轴生物3D打印机包括三个喷头，分别为Ⅰ号喷头、Ⅱ号喷头和Ⅲ号喷头，其中Ⅰ号喷头进行熔融沉积成型，Ⅱ号喷头进行静电纺丝，Ⅲ号喷头用于挤出成形；所述复合多轴生物3D打印机还包括接收平台，所述接收平台包括x轴、y轴、z轴、绕y轴旋转的B轴和绕z轴旋转的C轴，共有五个自由度能够满足熔融沉积成型、静电纺丝、挤出成形的工艺需求。图1所示的复合多轴生物3D打印机在申请号为201910401045.2的专利中公开了。
在本发明中，所述熔融沉积用喷头(Ⅰ号喷头)的喷嘴直径优选为0.4mm；所述熔融沉积的温度优选为390～410℃，更优选为395～405℃。在本发明中，所述熔融沉积优选为逐层沉积，所述逐层沉积的单层层高优选为优选为0.3～0.8mm，更优选为0.3～0.5mm。本发明对所述逐层沉积的层数无特殊限定，根据实际情况需要设定即可。
得到软骨下骨层后，本发明利用水热法在所述软骨下骨层表面涂覆生物相容溶液，形成生物相容层。在本发明中，所述生物相容溶液优选包括乙二胺四乙酸二钠钙盐和磷酸二氢钠的水溶液；所述涂覆优选为：将软骨下骨层浸渍在所述溶液中进行水热反应，得到生物相容层。在本发明中，所述乙二胺四乙酸二钠钙盐和磷酸二氢钠的水溶液优选为将乙二胺四乙酸二钠钙盐和磷酸二氢钠溶解于水中得到。在本发明中，所述乙二胺四乙酸二钠钙盐和磷酸二氢钠的质量比优选为4～6:1，更优选为4.5～5:1。在本发明中，所述乙二胺四乙酸二钠钙盐和水的质量比优选为9～10:100，更优选为9～9.5:100。
得到生物相容溶液后，本发明将软骨下骨层浸渍在所述生物相容溶液中进行水热反应，得到生物相容层。本发明进行浸渍之前还优选对生物相容溶液的pH值进行调节，调节后溶液的pH值优选为9～14，更优选为12～13。在本发明中，调节pH值用pH调节剂优选为氢氧化钠。在本发明中，所述水热反应的温度优选为110～180℃，更优选为120～130℃；时间优选为11～13h，更优选为12～12.5h。在本发明中，所述水热反应优选在高压釜中进行。乙二胺四乙酸二钠钙盐和磷酸二氢钠在水热反应过程中会发生化学反应生成羟基磷灰石，所述羟基磷灰石会附着在软骨下骨层表面形成生物相容层。本发明按照上述涂覆方法在软骨下骨层表面涂覆羟基磷灰石利于原骨细胞与复合骨软骨支架中的下骨层进行整合。
所述水热反应后，本发明优选对水热反应后的产物依次进行降温和清洗，形成生物相容层。在本发明中，所述降温后的温度优选为室温，本发明对所述降温的方式无特殊限定只要能够降至室温即可。在本发明中，所述清洗优选依次包括水浴超声清洗和乙醇冲洗。本发明对所述水浴超声清洗的超声功率无特殊限定，只要能够清洗干净即可。在本发明中，所述水浴超声清洗的时间优选为10～35s，更优选为25～30s。所述清洗后还优选包括干燥，所述干燥的温度优选为55～65℃，更优选为58～60℃；时间优选为11～13h，更优选为12～12.5h。
得到生物相容层后，本发明利用静电纺丝工艺在所述生物相容层表面3D打印出纤维膜状的过渡层。本发明对所述静电纺丝工艺无特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。在本发明中，所述静电纺丝的浆料优选包括聚己内酯浆料、聚乳酸浆料或明胶浆料，更优选为聚己内酯浆料。本发明对所述聚己内酯浆料的制备方法无特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。在本发明的实施例中，所述聚己内酯浆料的制备方法包括如下步骤：将聚己内酯溶解于溶剂中，得到聚己内酯浆料。在本发明中，所述溶剂为二氯甲烷和N,N-二甲基酰胺混合溶液，所述二氯甲烷和N,N-二甲基酰胺的体积比为7:4。在本发明中，所述聚己内酯浆料中聚己内酯的质量百分含量为19.5％。在本发明中，所述静电纺丝的挤出速度优选为12～16μm/min，更优选为14～15μm/min；电压优选为9～11kV，更优选为9～10kV。在本发明中，所述静电纺丝用喷头(Ⅱ号喷头)的喷嘴内径优选为0.33mm。
得到过渡层后本发明利用挤出成形工艺在所述过渡层表面3D打印出具有网状结构的软骨层，挤出成形的原料中包含软骨基质和生物因子，所述软骨基质为水凝胶材料。本发明在进行挤出成形之前优选将软骨基质和生物因子混合，本发明对所述混合无特殊限定，只要能够混合均匀即可。在本发明的实施例中，所述混合包括以下步骤：
将壳聚糖和水进行第一混合，得到壳聚糖水溶液；
将明胶和水进行第二混合，得到明胶水溶液；
将所述壳聚糖水溶液和明胶水溶液进行第三混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液和生长因子进行第四混合。
本发明对所述第一混合、第二混合、第三混合和第四混合无特殊限定，只要能够混合均匀即可。
本发明对所述挤出成形工艺无特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。在本发明中，所述挤出成形的供料压力优选为0.29～0.31MPa，更优选为0.3MPa；所述挤出成形的平台运动速度优选为13～17mm/s，更优选为15mm/s。在本发明中，所述挤出成形优选为逐层挤出，所述逐层挤出的单层层高优选为优选为0.3～0.8mm，更优选为0.3～0.5mm。本发明对所述逐层挤出的层数无特殊限定，根据实际情况需要设定即可。
本发明提供的复合骨软骨支架为三层结构，能够较好地仿生天然骨软骨结构；过渡层的设计避免了软骨层纤维化现象的产生；各层支架的结构和材料均较好地满足了修复需求；本发明根据受力情况规划软骨下骨层打印路径，采用涂覆工艺提高复合骨软骨支架与原骨的整合性，保证了支架的力学性能也提高了整合性。本发明采用多种工艺复合制备复合骨软骨支架，实现了三层骨软骨支架的一体化制备，多轴联动的3D生物打印设备为复合骨软骨支架的制备提供了硬件支撑。
本发明还提供了上述技术方案所述复合骨软骨支架或上述技术方案所述制备方法制备得到的复合骨软骨支架在制备人工软骨组织修复材料中的应用。将本发明提供的复合骨软骨支架应用于人工软骨组织修复中能够实现软骨下骨和软骨同时修复且得到较好的整合性。图2为修复后的示意图，较大圆圈中的结构是修复后软骨组织中复合骨软骨支架的放大图，1为软骨下骨层结构，2为过渡层结构，3为软骨层结构。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
本发明实施例按照图3所示流程示意图制备复合骨软骨支架，具体流程为：利用复合多轴生物3D打印机的Ⅰ号喷头将聚醚醚酮进行熔融沉积成型，得到软骨下骨层；将软骨下骨层浸泡在生物相容溶液中(乙二胺四乙酸二钠钙盐和磷酸二氢钠的水溶液)进行水热反应，得到生物相容层；利用复合多轴生物3D打印机的Ⅱ号喷头将聚己内酯在生物相容层表面进行静电纺丝，得到过渡层；利用复合多轴生物3D打印机的Ⅲ号喷头将含有生物因子的水凝胶材料用于挤出成形，得到软骨层。
实施例1
CT扫描关节软骨缺损部位获得点云数据，通过逆向设计将CT扫描得到的点云数据转换成实体模型，参照完整骨软骨组织结构，建立缺损部位的三维模型，对所得模型添加边界条件，进行有限元分析，得到其应力应变分布情况；根据应力应变分布情况对软骨下骨模型进行3D打印的路径规划；
喷头Ⅰ(喷嘴直径为0.4mm)装载聚醚醚酮，喷头Ⅰ在x、y、z三方向上移动，配合接收平台B轴、C轴的旋转，按照规划好的打印路径打印(熔融沉积的温度为395℃)软骨下骨层，得到孔径为800μm的网状结构软骨下骨层；
将3.75g乙二胺四乙酸二钠钙盐和0.72g磷酸二氢钠(按照质量比为5:1的比例)溶解在40mL去离子水中，使用NaOH将pH值调节到13，得到生物相容溶液；将软骨下骨层浸渍在所述生物相容溶液中，转移至高压釜在120℃进行水热处理12h，自然冷却至室温；将水热反应产物在去离子水浴中超声清洗30s，然后用乙醇冲洗后在60℃干燥12h，得到厚度为11μm，孔隙为1.1μm的生物相容层；
将聚己内酯溶解于二氯甲烷和N,N-二甲基酰胺混合溶液(二氯甲烷和N,N-二甲基酰胺的体积为7:4)中，得到19.5％的聚己内酯浆料；取10ml聚己内酯浆料装入喷头Ⅱ中，喷头Ⅱ在x、y、z三方向上移动，配合接收平台B轴、C轴的旋转，在所述生物相容层表面静电纺丝(挤出速度为14μm/min，电压为10kV)打印孔隙为17μm厚度为175μm的纤维膜状过渡层；
将壳聚糖和水混合，得到质量浓度为6％的壳聚糖水溶液；将明胶和水混合，得到质量浓度为18％的明胶水溶液；将所述壳聚糖水溶液和明胶水溶液按照体积比为1：1混合，得到混合溶液；将10mL混合溶液和40ngTGF-β1混合后装入喷头Ⅲ中，喷头Ⅲ在x、y、z三方向上移动，配合接收平台B轴、C轴的旋转，在过渡层表面进行挤出成形(供料压力为0.3MPa，平台运动速度为15mm/s)，得到高为5mm，孔径为750μm的软骨层，得到复合骨软骨支架。
实施例2
按照实施例1的方法制备复合骨软骨支架，不同之处在于，所述水热反应的温度为180℃。
实施例3
按照实施例1的方法制备复合骨软骨支架，不同之处在于，所述水热反应中生物相容溶液的pH值为9。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种复合骨软骨支架，从下至上依次包括软骨下骨层(1)、纤维膜状的过渡层(2)和具有网状结构的软骨层(3)；
所述软骨下骨层(1)的材料为聚醚醚酮，所述软骨下骨层(1)表面涂覆有生物相容层；
所述软骨层(3)的材料包括软骨基质和生物因子，所述软骨基质为水凝胶材料。
2.根据权利要求1所述复合骨软骨支架，其特征在于，所述生物相容层是致密的纳米棒状结构，所述生物相容层的材料为羟基磷灰石；所述生物相容层的厚度为8～110μm，纳米棒状结构的孔隙为0.8～1.8μm。
3.根据权利要求1所述复合骨软骨支架，其特征在于，所述过渡层材料包括聚己内酯、聚乳酸或明胶；所述过渡层的纤维膜的孔隙为18μm以下。
4.根据权利要求1所述复合骨软骨支架，其特征在于，所述软骨层的网状结构的孔径为600～900μm。
5.权利要求1～4任一项所述复合骨软骨支架的制备方法，包括以下步骤：
利用熔融沉积成型工艺将聚醚醚酮3D打印出软骨下骨层(1)；
利用水热法在所述软骨下骨层(1)表面涂覆生物相容溶液，形成生物相容层；
利用静电纺丝工艺在所述生物相容层表面3D打印出纤维膜状的过渡层(2)；
利用挤出成形工艺在所述过渡层表面3D打印出具有网状结构的软骨层(3)，挤出成形的原料包含软骨基质和生物因子，所述软骨基质为水凝胶材料。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述3D打印的打印路径的获取方法包括：
CT扫描关节软骨缺损部位获得点云数据；
通过逆向设计将CT扫描得到的点云数据转换成实体模型；
参照完整骨软骨组织结构，建立缺损部位的三维模型；
对所得三维模型进行应力应变分析，得到应力应变分布情况；
根据应力应变分布情况设定软骨下骨层的3D打印路径。
7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述生物相容溶液包括乙二胺四乙酸二钠钙盐和磷酸二氢钠的水溶液；
所述涂覆为：将软骨下骨层浸渍在所述生物相容溶液中进行水热反应，得到生物相容层。
8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为110～180℃，时间为11～13h。
9.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述3D打印用装置为复合多轴生物3D打印机；所述复合多轴生物3D打印机包括三个喷头和接收平台，所述接收平台包括x轴、y轴、z轴、绕y轴旋转的B轴和绕z轴旋转的C轴。
10.权利要求1～4任一项所述复合骨软骨支架或权利要求5～9任一项所述制备方法制备得到的复合骨软骨支架在制备人工软骨组织修复材料中的应用。
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