CN114129771B - 仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架及其制备方法和应用 - Google Patents

仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架及其制备方法和应用。所述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架是多根基柱层层堆砌而成；所述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架的宏观形貌为三维大孔结构，每根基柱内部的微观形貌为同心层状微结构；所述同心层状微结构是包含二维片状生物陶瓷和生物相容性高分子。

Description

仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及仿海绵骨针微结构柔性生物陶瓷支架及其制备方法和应用，属生物材料领域。
背景技术
生物陶瓷是一类具有良好成骨性能的生物材料。近年来，基于3D打印这种新兴技术构建出的生物陶瓷支架因其具有灵活的结构设计以及相互连同的有序大孔结构因而成为了研究的热点。然而与传统的生物陶瓷类似，3D打印生物陶瓷支架存在脆性高的问题，因此极大的限制了其临床应用。因此实现兼具柔韧性能和高生物活性的3D打印生物陶瓷支架意义重大。多数研究通过无机有机复合的策略来实现生物陶瓷的柔韧性，然而却需要加入大量的有机物，这常常导致支架成骨活性的严重降低。
基于仿生策略有望是解决这一问题的有效途径。研究发现贝壳的珍珠层结构、螳螂虾的多级层状有序结构等对其自身韧性的提升至关重要。基于此研究人员利用自组装、定向冷冻和外场辅助的3D打印等多种策略模拟这种有序层状结构。然而以自组装策略制备的主要为薄膜材料，虽然具有良好的柔韧性，但是不具备骨填充和支撑的能力。定向冷冻和外场辅助的3D打印策略虽然制备出三维材料，但是其刚性、脆性的力学特征没有发生本质改变。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有仿海绵骨针同心层状微结构的柔性生物陶瓷支架及其制备方法和应用。
一方面，本发明提供了一种仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架，所述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架是多根基柱层层堆砌而成；所述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架的宏观形貌为三维大孔结构，每根基柱内部的微观形貌为同心层状微结构；所述同心层状微结构是包含二维片状生物陶瓷和生物相容性高分子。
本发明仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架，模拟了海绵骨针的同心层状微结构，该支架具有理想的柔韧性、可加工性、生理稳定性、降解性，同时还具有理想的生物活性，能促进骨髓间充质细胞的成骨分化及体内骨再生。
较佳的，所述二维片状生物陶瓷选自片状透钙磷石、片状羟基磷灰石及片状氧化铝中的一种；所述生物相容性高分子为具有交联性的高分子，优选选自海藻酸钠和壳聚糖中的一种。
较佳的，所述生物相容性高分子占生物相容性高分子和二维片状生物陶瓷总质量的2～20wt％，更优选为5～15wt％。其中，生物相容性高分子属于凝胶态，含有水分，含量在48～55wt％。
较佳的，所述二维片状生物陶瓷的尺寸(直径)为5μm～10μm，厚度为300～500nm。
较佳的，所述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架的三维大孔结构的大孔尺寸为200μm～400μm。
较佳的，所述基柱的直径为400～500μm；所述基柱内同心层状微结构的相对有序面积为36％～81％(根据电镜的图片再用image J软件进行的半定量统计)，二维片状生物陶瓷之间的层间距为210nm～670nm。
较佳的，所述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架的抗弯强度为563～741kPa，断裂功为263～377J·m-2，抗压强度为2.79～3.31MPa。
另一方面，本发明还提供了一种上述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架的制备方法，包括：
(1)以二维片状生物陶瓷和生物相容性高分子为原料和溶剂混合，得到打印浆料；
(2)通过三维打印技术制备出生物陶瓷支架素坯；以及
(3)将所得生物活性陶瓷支架素坯在交联剂中交联处理，得到所述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架。
本发明利用挤出式3D打印提供的剪切力场的作用下将二维片状生物陶瓷进行有效的排列组装，进而进行交联成型。具体而言，在浆料挤出过程中，各向异性的二维片状生物陶瓷在径向会受到剪切力所产生的弯矩作用，在切向不受力，因此产生同心层状微结构。通过调节生物相容性高分子的含量以及打印针头的长度可以调节其剪切力场，进而调控微结构的形貌。该方法具有工艺简单，条件容易控制的优点。
较佳的，步骤(1)中，所述溶剂为水或有机溶剂；所述打印浆料的固含量为45～52wt％。
较佳的，步骤(2)中，所用三维打印技术的参数包括：打印压力为5.5～6bar；浆料的打印速率为1.5～2.5mm/秒；所用的针头的长度为5～25mm，直径为410～620μm，截面形状为圆柱形；优选地，所用的针头为长20mm、直径为620μm的圆柱形点胶针头。在本发明中，基于二维片状生物陶瓷的尺寸，所用打印针头的长度控制在10～20mm之间，直径控制在410～620μm之间。若是打印针头的长度太短，所得基柱内同心层状微结构的相对有序面积低。若是针头直径太小，容易出现堵塞问题。若是针头长度过长，对于有序度提升不明显且容易出现堵塞问题。
较佳的，步骤(3)中，所述交联剂为浓度2～10wt％的氯化钙或浓度2～10wt％的硝酸钙溶液。
再一方面，本发明还提供了一种上述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架在制备骨修复材料中的应用。
有益效果：
本发明鉴于海绵骨针的优异柔韧性来源于其同心层状微结构，因此考虑将这种同心层状微结构赋予生物陶瓷支架的基柱中以实现柔性的生物陶瓷支架；
本发明的本发明的仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架具有良好的柔韧性、可加工性、生理稳定性和降解性，同时还具有理想的生物活性，能促进骨髓间充质细胞的成骨分化及体内骨再生。因此，仿骨针微结构柔性生物陶瓷支架在骨修复领域的临床应用上具有广泛前景。
附图说明
图1为片状透钙磷石的微观形貌和晶相表征。(a-b)合成的二维片状透钙磷石的SEM图像。(c)合成的片状透钙磷石的XRD图谱。图中显示，透钙磷石呈现典型的片状二维结构，且尺寸均匀。结晶性良好。
图2为仿骨针微结构生物陶瓷支架基柱中微结构的调控，(a-c)不同放大倍数下具有不同含量海藻酸钠的仿生支架基柱截面的SEM图像。
图3为不同海藻酸钠含量的支架基柱内截面相对有序面积统计图。
图4为不同海藻酸钠含量的支架基柱内截面片层间距统计图。
图5为不同海藻酸钠含量的支架基柱内截面片层有序性的统计图。图中显示随着海藻酸钠含量增加，有序面积逐步增加，在含量为10％时达到最大，且类骨针的同心层状结构趋于明显，层间距最小。且随着海藻酸钠含量增加，基柱内片层整体有序度增加。
图6为仿海绵骨针微结构的生物陶瓷支架(SFB-10SA)降解和离子释放测试。(a)仿生支架4周的降解率(b-c)仿生支架4周的钙磷离子释放累积量。降解和离子释放结果表面，仿生支架具有较β-TCP支架更高的降解性能和更充分的钙磷离子释放量。
图7为仿海绵骨针微结构的生物陶瓷(SFB-10SA)支架力学性能测试。(a)仿生支架的抗弯强度和抗弯模量。(b)仿生支架的断裂功。(c)仿生支架的抗压强度和抗压模量。图中显示，仿生支架具有优良的抗弯强度和断裂功，且具有满足松质骨填充要求的抗压强度。
图8为仿海绵骨针微结构的生物陶瓷支架柔韧性能展示。(a)仿生支架与传统的颗粒基支架在弯折180度后光学照片对比。(b)仿生支架与传统的颗粒基支架在模拟体液中超声一小时后光学照片对比。(c)仿生支架可以压缩、切割、折叠、卷曲、扭曲以及包覆。仿生支架较传统的颗粒基支架具有优异的柔韧性及生理稳定性。
图9为仿海绵骨针微结构的生物陶瓷支架的体外细胞生物活性。(a)骨髓间充质干细胞培养与仿生支架表面24小时细胞黏附情况的SEM图像。(b)骨髓间充质干细胞与仿生支架培养1、3、7天的增殖结果。(c-f)仿生支架对于对Runx2、OCN、BSP及OPN等成骨相关基因表达的结果。结果显示，仿生支架可以较好的支持细胞黏附，促进细胞增殖以及相关成骨基因的表达。
图10为仿海绵骨针微结构的生物陶瓷支架的体内成骨实验。(a)体内成骨修复的光学及Micro-CT扫描照片。(b)Micro-CT定量计算的缺损部位相对成骨率。(c)VG染色。由动物实验结果显示仿生支架具有较传统β-TCP支架更好的成骨效果。
图11为颗粒状透钙磷石及颗粒基生物陶瓷支架的SEM图。(a)颗粒状透钙磷石的SEM图像。(b)颗粒基生物陶瓷支架(PBB)的表面SEM图。(c，d)颗粒基生物陶瓷支架基柱的截面SEM图像。
图12为仿海绵骨针微结构的生物陶瓷(SFB-10SA)支架的SEM附图。
具体实施方式
以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
在诸多天然结构材料中，偕老同穴海绵作为其中的典型代表引起了广泛关注。这种海绵的骨架是由细而长的骨针组成的，其是由超过95v/v％水合二氧化硅脆性材料构，但其依旧具有优异的柔韧性能。进一步研究发现这种生物骨针是由数十个同心层状SiO2结合层间少量蛋白组成的同心层状砖泥结构，这种特殊的结构赋予其多重增韧机制，因此具有优异的柔韧性能。本发明人首次想到，将这种同心层状结构赋予3D打印支架中，有望使其获得良好的柔韧性能。基于此想法，本发明人创造性地利用挤出式3D打印过程中存在独特的剪切力场，将二维片状生物陶瓷在剪切力场的作用下有序排列，进而实现了类骨针微结构的构建，从而有望形成以生物陶瓷为主体成分、具有柔性特征的支架材料。
在本发明一实施方式中，仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架(SFB)由若干根基柱层层堆砌而成，宏观形貌为三维大孔结构；每根基柱内部为同心层状微结构；构成同心层状微结构的基元(主要成分)为二维片状生物陶瓷(例如，片状透钙磷石)和生物相容性高分子(例如，基柱化学组成为透钙磷石(CaHPO4·2H2O)和海藻酸钠(SA)和水)。按照化学配比，生物相容性高分子占二维片状生物陶瓷和生物相容性高分子总质量的百分含量2-20wt％，以海藻酸钠占片状透钙磷石和海藻酸钠总质量的百分含量2～20wt％作为示例，制备支架的简称可为SFB-2SA、SFB-5SA、SFB-10SA、SFB-15SA以及SFB-20SA。应注意，二维片状生物陶瓷除了片状透钙磷石之外，还可为片状羟基磷灰石、片状氧化铝等。生物相容性高分子还可为壳聚糖等。应注意，本发明调控不同比例不是单纯为了筛选出一个力学最好的，而是证明不同比例对结构的重要性。最后优选是为了确保在高无机含量下的支架与同样含量的无序结构支架以及同样含量以颗粒基为主的支架进行比较。
本发明的生物陶瓷支架模拟了海绵骨针的同心层状微结构，该支架具有理想的柔韧性、生理稳定性、降解性和力学性能，同时还具有理想的生物活性，能促进骨髓间充质细胞的成骨分化及体内骨再生。
本发明一实施方式中，利用共沉淀法合成片状透钙磷石，并利用三维打印技术在挤出式打印过程中剪切力场的辅助下构筑具有仿海绵骨针微结构的同心层状微结构柔性生物陶瓷支架。以下以透钙磷石片和海藻酸钠作为原料，具体说明仿骨针微结构柔性生物陶瓷支架的制备方法。应注意，其他组成二维片状生物陶瓷和生物相容性高分子同样适应打印浆料的制备、三维打印过程和交联处理过程。
制备二维片状生物陶瓷。例如，合成透钙磷石片(注：该制备方法属于现有技术)，其化学组成为CaHPO4·2H2O。合成原料包括磷源和钙源。磷源可为磷酸二氢钾(KH2PO4)、磷酸氢二钠(Na2HPO4)。钙源可为氯化钙(CaCl2)。作为一个示例，将1.65g磷酸二氢钾和6.019g磷酸氢二钠溶解于1.4L的去离子水中，在冰水混合浴中保持0.5小时(溶液A)。将6.062g氯化钙溶解于0.4L去离子水中，在冰水混合浴中保持0.5小时(溶液B)。将溶液B快速加入至溶液A中，在冰水混合浴中连续搅拌1.5小时。利用抽滤的方法收集白色沉淀，在室温下干燥24小时得到透钙磷石片。
将透钙磷石，海藻酸钠和水按照质量比为(0.98～0.80)：(0.02～0.2)：(0.9～1.2)配置成为打印浆料。优选，透钙磷石，海藻酸钠和水按照质量比为(0.98～0.80)：(0.02～0.2)：(0.9～1.2)。一个示例中，透钙磷石片、海藻酸钠，水按照质量比0.9：0.1：1混合并搅拌配置成可打印的浆料。得到SFB-10SA浆料。
将打印浆料装入料筒中，在压力为5.5-6bar(例如6bar)，打印速度为1.5-2.5mm/s，计算机辅助设计软件构造生物活性陶瓷支架陶瓷素坯的结构模型，进行三维打印。作为一个示例中，将SFB-10SA浆料装入料筒，选择长20mm，直径为620μm的圆柱形针头进行打印。
将支架的素坯放入质量分数为10％的氯化钙溶液中进行交联成型0.5小时。
透钙磷石片的结构与物相表征：
通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)可知，本发明合成的透钙磷石呈现片状结构，且尺寸均匀，结晶性较高(例如参见图1)。
仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架的形貌表征：
通过扫描电镜(SEM)等手段观察生物陶瓷支架的基柱微观形貌，生物陶瓷支架的基柱微观形貌呈现同心层状结构。例如通过调节打印浆料中海藻酸钠与透钙磷石的组成配比(海藻酸钠2～20wt％，透钙磷石98～80wt％)，可以进一步调节基柱内部同心层微结构的有序面积，层间距以及有序度(例如参见图2-5)。
仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架的理化性能表征：
将生物陶瓷支架(3个平行样)浸泡在Tris-HCl溶液(VTris-HCl/Mscaffold＝200ml/g)中，37℃恒温箱中浸泡35天，观察支架的降解情况。结果表面生物陶瓷支架具有良好的降解性能(例如参见图6)。
对仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架进行直观的力学性能测试：
将其弯曲180°，支架没有断裂。将仿生支架在模拟体液中超声一个小时，生物陶瓷支架完好无损，因此仿生支架具有良好的生理稳定性。对仿海绵骨针微结构3D打印柔韧性生物陶瓷支架(4个平行样)进行弯曲，抗压强度测试。结果表面，生物陶瓷支架具有良好的力学性能(例如参见图7，8)。
仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架的细胞生物学效应表征：
将骨髓间充质干细胞种于仿生支架的表面进行培养，研究仿生支架对细胞的黏附，增殖以及相关成骨基因的表达。研究结果表面，仿生支架可以较好的支持细胞黏附，较好的促进细胞增殖以及相关成骨基因的表达(例如参见图9)。
仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架的体内成骨效果：
将仿生支架及其相关对照组支架植入新西兰大白兔的股骨处，支架尺寸为Φ6ⅹ8mm，进行为期8周的骨修复实验。由Micro-CT结果显示植入的仿生支架在缺损处形成的新生骨要比空白组，β-TCP组以及PBB组明显增多，且分布于支架基柱的边缘。CT定量分析也显示出仿生支架具有较高的成骨能力。组织学染色显示仿生支架诱导出了大量的新生骨。以上结果表面仿生支架具有优异的体内骨修复性能(例如参见图10)。
本发明的仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架能过用作生物活性植入材料。
综上所述，本发明目的是基于仿生的策略制备一种兼具良好柔韧性和生物活性的3D打印生物陶瓷支架，使其便于在临床手术中操作，且具有良好的骨修复能力。这种的柔性3D打印生物陶瓷支架是将二维片状生物陶瓷与3D打印技术相结合，利用挤出式打印机剪切力场的作用构建仿生海绵骨针同心层状微结构支架。该方法简单、成本低，并且可以大规模制造。本发明首次制得了具有优良柔韧性、降解性、生理稳定性及体内外成骨活性的仿骨针微结构的3D打印生物陶瓷支架，促进了生物陶瓷科学及其临床应用的发展。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1采用三维打印技术制备SFB-10SA支架
(1)将1.65g磷酸二氢钾和6.019g磷酸氢二钠溶解于1.4L的去离子水中，在冰水混合浴中保持0.5小时(溶液A)。将6.062g氯化钙溶解于0.4L去离子水中，在冰水混合浴中保持0.5小时(溶液B)。将溶液B快速加入至溶液A中，在冰水混合浴中连续搅拌1.5小时。利用抽滤的方法收集白色沉淀，在室温下干燥24小时得到透钙磷石片，结果参见图1；
(2)将合成的片状透钙磷石与海藻酸钠、水按照质量比0.9：0.1：1进行混合，利用长20mm，直径为620μm针头打印成型后在10％CaCl2溶液中交联0.5小时得到SFB-10SA支架；
(3)参照步骤(2)片状透钙磷石与海藻酸钠、水按照质量比分别为0.98：0.02：1、0.95：0.05：1、0.85：0.15：1、0.80：0.2：1，制备支架，分别记为SFB-2SA、SFB-5SA、SFB-15SA以及SFB-20SA；
(4)对SFB-2SA、SFB-5SA、SFB-10SA、SFB-15SA以及SFB-20SA支架进行形貌、宏观柔韧性、力学性能，进行表征和测试。
研究方法如上所示，结果参见图2-图8。
实施例2采用三维打印技术制备SFB-10SA支架及细胞生物学效应测试将骨髓间充质干细胞培养与实施例1制备的SFB-10SA支架上24h，观察细胞黏附的效果。探究支架对细胞的增殖及成骨相关基因的表达效果。研究方法如上所示，结果参见图9。
实施例3采用三维打印技术制备SFB-10SA支架及体内成骨实验测试：
建立兔子股骨缺损模型，将实施例1所得支架植入缺损处，进行8周的动物实验。通过CT扫描分析及VG染色分析缺损处的新生骨量。研究方法如上所示，结果参见图10。
实施例4
本实施例4支架制备过程参照实施例11(步骤(2)的加入量)，区别在于：利用长15mm，直径为620μm针头。
实施例5
本实施例5支架制备过程参照实施例1(步骤(2)的加入量)，区别在于：利用长10mm，直径为620μm针头。
实施例6
本实施例6支架制备过程参照实施例1，区别在于1(步骤(2)的加入量)：利用长25mm，直径为620μm针头。
对比例1采用三维打印技术制备了不规则颗粒基透钙磷石支架作为对照
(1)将1.65g磷酸二氢钾和6.019g磷酸氢二钠溶解于1.4L的去离子水中，在冰水混合浴中保持0.5小时(溶液A)。将6.062g氯化钙溶解于0.4L去离子水中，在冰水混合浴中保持0.5小时(溶液B)。将溶液B快速加入至溶液A中，在冰水混合浴中连续搅拌1.5小时。利用抽滤的方法收集白色沉淀，在室温下干燥24小时得到透钙磷石片，物相和形貌结果参见图1；
(2)将合成的片状透钙磷石在500rmp的转速下球磨六小时，并过200目筛网得到形貌为不规则颗粒的透钙磷石。将颗粒透钙磷石与海藻酸钠、水按照质量比0.9：0.1：1进行混合，打印成型后在10％CaCl2溶液中交联0.5小时得到颗粒基透钙磷石(PBB)支架；
(3)对颗粒状透钙磷石粉体和PBB支架进行形貌表征。并进一步对PBB支架的力学性能、断口形貌，细胞生物学效应以及体内成骨效果进行研究，研究方法如上所示，结果参见图7-图11。
对比例2
采用三维打印技术制备了磷酸三钙(β-TCP粉体)支架作为对照。采用市售β-TCP粉体(粒径为0.5-15μm)作为原料，过200目筛网后，将β-TCP粉体与海藻酸钠，水按照0.9：0.1：1的质量比进行混合，打印成型后在10％CaCl2溶液中交联0.5小时得到β-TCP支架(β-TCP)。对β-TCP支架的降解性能以及细胞生物学效应及体内成骨效果进行研究，研究方法如上所述，结果参见图6、图9、图10。
对比例3采用三维打印技术制备了无序片状透钙磷石支架(DBB)作为对照
(1)将1.65g磷酸二氢钾和6.019g磷酸氢二钠溶解于1.4L的去离子水中，在冰水混合浴中保持0.5小时(溶液A)。将6.062g氯化钙溶解于0.4L去离子水中，在冰水混合浴中保持0.5小时(溶液B)。将溶液B快速加入至溶液A中，在冰水混合浴中连续搅拌1.5小时。利用抽滤的方法收集白色沉淀，在室温下干燥24小时得到透钙磷石片，物相和形貌结果参见图1；
(2)将合成的片状透钙磷石与海藻酸钠、水按照质量比0.9：0.1：1进行混合，利用5mm的针头，直径为620μm针头打印成型后在10％CaCl2溶液中交联0.5小时得到DBB支架；
(3)对PBB支架的力学性能进行研究，研究方法如上所示，结果参见图8。
表1位本发明制备的支架的组成及性能参数：
Figure BDA0003335791630000091

Claims (13)

1.一种仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架，其特征在于，所述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架是多根基柱层层堆砌而成；所述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架的宏观形貌为三维大孔结构，每根基柱内部的微观形貌为同心层状微结构；所述同心层状微结构是包含二维片状生物陶瓷和生物相容性高分子。
2.根据权利要求1所述的仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架，其特征在于，所述二维片状生物陶瓷选自片状透钙磷石、片状羟基磷灰石及片状氧化铝中的一种；所述生物相容性高分子为具有交联性的高分子，所述生物相容性高分子占生物相容性高分子和二维片状生物陶瓷总质量的2～20wt%。
3.根据权利要求2所述的仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架，其特征在于，所述生物相容性高分子选自海藻酸钠和壳聚糖中的一种；所述生物相容性高分子占生物相容性高分子和二维片状生物陶瓷总质量的10～15wt%。
4.根据权利要求1所述的仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架，其特征在于，所述二维片状生物陶瓷的尺寸为5μm～10μm，厚度为300～500 nm。
5.根据权利要求1所述的仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架，其特征在于，所述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架的三维大孔结构的大孔尺寸为200μm～400μm。
6.根据权利要求1所述的仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架，其特征在于，所述基柱的直径为400～500μm；所述基柱内同心层状微结构的相对有序面积为36%～81%，二维片状生物陶瓷之间的层间距为210nm～670 nm。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架，其特征在于，所述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架的抗弯强度为563～741kPa，断裂功为263～377 J·m-2，抗压强度为2.79～3.31MPa。
8.一种如权利要求1-7中任一所述的仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架的制备方法，其特征在于，包括：
（1）以二维片状生物陶瓷和生物相容性高分子为原料和溶剂混合，得到打印浆料；
（2）通过三维打印技术制备出生物陶瓷支架素坯；以及
（3）将所得生物活性陶瓷支架素坯在交联剂中交联处理，得到所述仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述溶剂为水或有机溶剂；所述打印浆料的固含量为45～52wt%。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所用三维打印技术的参数包括：打印压力为5.5bar～6bar；浆料的打印速率为1.5～2.5mm/秒；所用的针头的长度为5～25mm，直径为410～620μm，截面形状为圆柱形。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所用的针头为长20mm、直径为620μm的圆柱形点胶针头。
12.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述交联剂为浓度2～10wt%的氯化钙溶液或浓度2～10wt%的硝酸钙溶液。
13.一种权利要求1-7中任一项所述的仿海绵骨针微结构的柔性生物陶瓷支架在制备骨修复材料中的应用。
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