CN115040277A - 用于种植修复的钛支架及其加工和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开用于种植修复的钛支架及其加工和使用方法。该钛支架由厚度10‑300μm的钛基材料组成且具有根据使用时固定位点设计的结构，其包括沿长度方向延伸的主架和沿宽度方向延伸的次架，次架包括由第一分支结构和第二分支结构构成的分叉结构，分叉结构所形成的角度为20‑30度。本发明的钛支架能够适应于多种临床应用场景，能够对应于不同牙位，具有优异性能，如更高的拉伸模量、弹性模量和更低的弯曲模量，可为新骨再生提供充足的三维空间，促进成骨。

Description

用于种植修复的钛支架及其加工和使用方法

技术领域

本发明涉及骨科及口腔外科植入修复材料技术领域，具体地涉及用于种植修复的钛支架及其加工和使用方法。

背景技术

引导骨再生术(GBR)是现代种植手术中应用最多的骨增量技术。基本原理是利用屏障膜有效阻止纤维细胞进入骨缺损区，维持缺损空间，促进骨缺损修复。然而常规作为屏障膜的材料(如可吸收的胶原膜或不可吸收的PTFE膜)缺乏机械强度，难以维持稳定的空间，在术后可能发生折叠塌陷，影响骨再生。

国内外临床上还采用钛材料来修复骨缺损或进行种植修复。目前钛材料的形状大多设计为多孔网络状。例如，CN206214237 U公开一种骨缺失修复装置，包括钛网和骨修复体，在所述钛网上设置有网格，在所述钛网的外侧设有凸体，在所述凸体上设有第一螺钉孔，在所述第一螺钉孔上活动链接有螺钉，在所述网格的各顶角上设置有第二螺钉孔，所述骨修复体包括连接部和固定部，所述连接部与所述网格相匹配，所述骨修复体通过所述连接部与所述网格活动连接，将钛网设置为有多种网格的结构，并在网格的各顶点上设置第二螺钉孔，当需要对患者的骨缺失部位进行修复时，可以快速的制作出与患者骨缺失部位相吻合的钛网，并通过第二螺钉孔进行固定，在钛网的网格上镶嵌骨修复体，骨修复体的连接部能够方便快速的安装在网格上，减少了制作周期。

背景技术中的信息仅仅在于说明本发明的总体背景，不应视为承认或以任何形式暗示这些信息构成本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为解决现有技术中的技术问题，本发明提供用于种植修复的钛支架及其加工和使用方法。本发明所提供的钛支架具有良好的性能，特别是具有更高的拉伸模量、弹性模量和更低的弯曲模量，可为新骨再生提供充足的三维空间，促进成骨。此外，本发明的钛支架可适应于多种临床应用场景，能够对应于不同牙位进行修复。具体地，本发明包括以下内容。

本发明的第一方面，提供一种用于种植修复的钛支架，其由厚度20-500μm的钛基材料组成且具有根据使用时固定位点设计的结构；其中，所述钛支架包括沿长度方向延伸的主架和沿宽度方向延伸的次架，所述主架为细长的条状结构，所述次架包括由第一分支结构和第二分支结构构成的分叉结构，两个所述次架分别位于所述主架的两端，且所述分叉结构所形成的角度为20-30度，由此使所述钛支架形成中间细、两端宽的哑铃型，且所述哑铃型钛支架的四个分叉末端分别对应于支架的固定位点或位于固定位点附近。

根据本发明所述的用于种植修复的钛支架，优选地，所述钛支架具有分别沿长度方向和沿宽度方向对称的结构。

根据本发明所述的用于种植修复的钛支架，优选地，所述钛支架的长宽比为2-4:1，且所述主架的长度与所述次架的宽度之比为0.9-2:1。

根据本发明所述的用于种植修复的钛支架，优选地，所述钛支架进一步包括位于所述主架中间且与所述主架实质上垂直的横架。

根据本发明所述的用于种植修复的钛支架，优选地，所述次架进一步包括位于所述第一分支结构和所述第二分支结构之间的第三分支结构，且所述第三分支结构沿所述主架方向延伸，由此使所述钛支架形成米字型。

根据本发明所述的用于种植修复的钛支架，优选地，所述钛支架进一步包括分别位于所述主架两端且分别与所述主架实质上垂直的两个横架，从而使所述钛支架形成滑翔机型。

根据本发明所述的用于种植修复的钛支架，优选地，所述钛支架一体成型。

根据本发明所述的用于种植修复的钛支架，优选地，所述主架和所述次架的分支结构具有相同的宽度。

本发明的第二方面，提供根据第一方面所述的用于种植修复的钛支架的加工方法，其包括以下步骤：

(1)准备厚度为20-500μm的钛片基材；和

(2)在所述钛片基材上通过激光切割制备所述钛支架。

本发明的第三方面，提供根据第一方面所述的用于种植修复的钛支架的使用方法，其包括：

(1)使所述钛支架与高分子材料层组合，从而形成膜结构；和

(2)在对应于所述分叉末端的位置或其附近设置固定所述膜结构的位点(或区域)。可选地，钛支架可包覆于高分子材料层内部，可选地，钛支架与高分子材料层层叠形成膜结构。

本发明的第四方面，提供一种用于种植修复的膜材料，或者钛支架在制备用于种植修复的膜材料中的应用。其中，膜材料包含根据第一方面所述的用于种植修复的钛支架，和包覆所述钛支架的膜材料，优选地，所述膜材料与所述钛支架形成紧密结合。

本发明的有益效果包括但不限于：

(1)本发明通过优化钛支架的结构，在保证机械强度的情况下，降低了钛支架的厚度和面积，减小在粘膜上暴露的风险，实现了支持强度和可塑性的统一。

(2)本发明可以根据不同牙位进行弯曲塑型，与硬组织紧密贴合，并且钛支架的边缘线远小于钛网，弯曲后钛支架暴露风险大幅降低。

(3)本发明的钛支架可与高分子材料膜组合，特别是与高分子材料膜复合用于通过高压电场极化制备复合膜，使表面带有仿生电位，在损伤区域构建仿生电学微环境。

(4)本发明所采用的制备和加工方法简单，易于工业化生产。

附图说明

图1为本发明示例性的哑铃型钛支架的结构示意图。

图2为本发明另一示例性的米字型钛支架的结构示意图。

图3为本发明另一示例性的滑翔机型钛支架的结构示意图。

图4为不同形状钛支架的三维有限元分析结果。

图5为不同形态钛支架的力学性能表征结果。

图6为钛支架在聚合物基体中的面积占比优化模拟结果。

图7为本发明示例性钛支架的实物图。

图8为本发明示例性钛支架激光加工结果。

图9为市售商品钛网复合膜结构图。

图10为基于钛支架的复合膜材料与市售商品钛网复合膜力学性能比较结果。拉伸模量和弹性极限和弹性模量数据显示，钛支架复合膜高于商品钛网复合膜，因此在临床手术操作和骨愈合过程中，钛支架复合膜不易产生金属和有机高分子的撕脱，可以保证复合材料的整体完整性，保证临床手术操作稳定，骨增量过程的可预期；弯曲模量变低表明更容易根据临床要求及骨形态塑型。

图11为本发明示例性钛支架的受力均匀性分析。如图所示，滑翔机型受力后其均匀性优于米字型结构。

附图标记说明：

图1的哑铃型钛支架：110-主架、120-次架、121-第一分支结构、122-第二分支结构、123-第三分支结构、124-第四分支结构；

图2的米字型钛支架：210-主架、211-横架、220-次架、221-第一分支结构、222-第二分支结构、223-第三分支结构、224-第四分支结构；

图3的滑翔机钛支架：310-主架、311-第一横架、312-第二横架、320-次架、321-第一分支结构、322-第二分支结构。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为具体公开了该范围的上限和下限以及它们之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。除非另有说明，否则“％”为基于重量的百分数。

本文中，术语“钛支架”是指使用时位于复合膜内部用于支撑复合膜的支架结构。已知在复合膜中力学性能受到钛支架影响。一般而言，在复合膜中钛支架的面积占比越小，复合膜的力学支撑性能越差。本发明的钛支架通过优化具有最小的面积占比，同时还具有最佳的力学支撑。钛支架由钛基材料的钛片组成，只要能够实现在超薄厚度条件下具有所需的弹性模量和所需的抗弯强度，对于钛基材料可以不特别限定，但优选使用纯钛片或钛合金。纯钛片中钛的纯度一般为99.90以上，优选99.95％以上，更优选99.99％以上。此类纯钛片的实例包括但不限于四级纯钛版、五级纯钛板。钛合金的实例包括但不限于钛锆合金、钛镁合金等。

本文中，钛支架相对于目前引导骨再生术中普遍使用的钛片厚度而言具有更薄的厚度，本文也简作超薄，其一般为10-300μm，例如20-400μm、20-300μm，如200μm、150μm、100μm。目前医用纯钛网的厚度一般为200μm以上。本申请的超薄优选为80μm以下，优选50μm以下，更优选30μm以下，进一步优选20μm以下。另一方面，一般需要10μm以上，优选15μm以上，从而能够提供所需的力学性能，并确保与高分子材料的变形应力保持基本致，进而实现与高分子材料层的高度贴合。本发明的钛支架如果厚度过大，一方面不容易缝合，从软组织中暴露可能性加大，造成感染。另一方面，弯曲强度变大，当与高分子膜复合后，其变形应力与高分子膜变形应力不一致，高分子膜不能有效包裹支架，在使用时容易与高分子膜分层。

本文中，术语“所需的弹性模量”是指牙齿种植修复时能够有效弯曲的弹性模量。同时该弹性模量范围还与缺损修复时使用的高分子材料的模量相当。该模量一般在0.02-0.5GPa，优选0.05-0.4GPa，更优选0.05-0.35GPa。此处，弹性模量通过使用万能试验机测量。如果弹性模量过小，则不利于牙齿种植修复时对于缺损空间的维持，进而不利于骨缺损的修复，甚至可能发生术后折叠塌陷，影响骨再生。如果模量过大，一方面与修复时使用的高分子材料的模量可能不匹配，另一方面，对于修复部分产生过高应力，不容易缝合关闭，而且钛支架的边缘应力集中，导致金属暴露，激发感染。

本文中，术语“所需的抗弯强度”是指种植修复时能够有效弯曲而不断裂的强度。该强度一般在10-100MPa，优选12-80MPa，更优选15-50MPa。该抗弯强度范围能够为复合膜能够有力支撑，维持稳定的空间。

本文中，术语“复合膜”是指用于固定于缺损部位，特别是牙齿部位对其进行修复的膜材料，其包括高分子材料和由其包裹的钛支架。复合膜的厚度一般为100-500μm，优选120-400μm，更优选150-300μm。复合膜的形状不特别限定，可以是任意形状。在示例性实施方案中，复合膜为四边形，对应于四边形的四个角或其附近设置固定位保留固定区域。

钛支架

本申请的第一方面提供一种钛支架，其用于制备种植修复时使用的复合膜。本发明的钛支架具有根据复合膜使用时的固定位位置而设计的全方位力学支撑结构。

本申请中，钛支架一般包括沿长度方向延伸的主架和沿宽度方向延伸的次架。次架一般为两个，分别位于主架的两端。次架由分支结构构成。每个次架中分结构的数量不限定，但至少包括第一分支结构和第二分支结构。如果存在其它分支结构，其设置于第一分支结构和第二分支结构之间。第一分支结构和第二分支结构之间的夹角不特别限定，但是确保第一分支结构的末端和第二分支结构的末端分别对应于复合膜的固定位置或其周边或附近。为此，优选的夹角一般在20-40度之间，优选22-38度之间，更优选24-26度之间。

优选地，本发明的钛支架整体的宽度为8-18mm，长度为18-28mm。还优选地，本发明的钛支架整体的宽度为9-15mm，长度为19-25mm。

本发明中，主架和次架分别由钛片或钛细条构成，且构成主架的钛片与构成分支结构的钛片具有相同的宽度，其宽度优选为0.25mm-3mm，还优选为0.35-1.5mm。

在示例性实施方案中，钛支架可选地进行表面处理或表面改性，例如多巴胺表面修饰或钛支架表面粗糙化等。进一步优选地，多巴胺表面修饰可以采用多巴胺通过化学氧化聚合、酶催化氧化聚合、电化学聚合或光聚合等方法形成聚合在钛支架表面的多巴胺膜，以提高钛支架的生物相容性并促进骨形成。更重要的是，其加强钛支架与高分子材料层的结合作用，从而在膜结构用于种植修复时，即使在弯曲的情况下彼此不会发生分离。在具体实施方案中，将钛支架加入到0.01-0.1mol/L的多巴胺水溶液中，并在40℃-80℃下搅拌6h-12h，然后再超声震荡1min-15min，离心洗涤3-5次，然后在功率为180W的条件下超声1-10min，得到多巴胺处理的钛支架。

在示例性实施方案中，优选地，表面粗糙化处理可以使用喷砂-酸蚀方法进行处理。例如，将钛支架先用SiO₂颗粒在0.4mPa压力条件下进行喷砂处理，然后用10％的H₂SO₄与10％的HCl混合液在60℃恒温条件下酸蚀30min。

在示例性实施方案中，本申请的钛支架为哑铃型或大致为哑铃型，其特别适用于制备长方形复合膜，此时的钛支架优选为一体成型结构，包括沿长度方向延伸的主架和沿宽度方向延伸的两个次架。主架为细长的条状结构，两个次架分别位于主架的两端，由此形成哑铃型或大致为哑铃型。该结构具有上下对称结构和左右对称结构。每个次架分别由两个分支结构构成。每两个分支结构所形成的角度为25度。主架的长度大致为次架宽度(即两个分支结构末端之间的距离)的2倍。

基于哑铃型钛支架制备的修复膜在使用时，在对应于第一分支结构、第二分支结构、第三分支结构和第四分支结构的位置设置固定位点。例如，在固定位点可设置有固定件通过的通孔，固定件的实例包括但不限于固定螺栓、钛钉或金属固位钉等。基于哑铃型钛支架的修复膜特别适用于单颗前牙缺失后的修复。使用时可以沿任意方向，特别是复合膜两端沿钛支架任一对称轴方向进行弯曲使用。

在另外的示例性实施方案中，本申请的钛支架为米字型，其特别适用于制备长方形复合膜，优选钛支架为一体成型结构，包括沿长度方向延伸的主架和沿宽度方向延伸的两个次架。主架为细长的条状结构钛片，两个次架分别位于主架的两端。每个次架分别由第一分支结构、第二分支结构第三分支结构三个钛片构成，其中第一分支结构和第二分支结构之间的夹角为25度，第三分支结构与主架对接，并形成为主架延伸端。延伸端的长度与第一分支或第二分支结构的长度相等或大致相等。此外，在主架中间沿垂直于主架方向上进一步设置有横架。横架的长度与主架的长度基本相等。主架的长度大致为次架宽度(即第一分支结构和第二分支结构末端之间的距离)的2倍。

基于米字型钛支架制备的用于种植修复膜，在使用时在对应于第一分支结构、第二分支结构以及与这两个分支结构对称的另一端的两个分支结构的位置设置固定位点。基于米字型钛支架的修复膜特别适用于单颗后牙缺失后的修复。使用时可以沿任意方向，特别是两端沿钛支架任一对称轴方向进行弯曲使用。

另外的示例性实施方案中，本申请的钛支架为滑翔机型，其特别适用于制备长方形复合膜，优选为一体成型结构，包括沿长度方向延伸的主架和沿宽度方向延伸的两个次架。主架为细长的条状结构钛片，两个次架分别位于主架的两端。每个次架分别由第一分支结构和第二分支结构两个钛片构成，其中第一分支结构和第二分支结构之间的夹角为25度。在主架中间沿垂直于主架方向上进一步设置有第一横架和第二横架。第一横架的长度与第二横架的长度相等，优选地，均与主架的长度基本相当。主架的长度大致为次架宽度(即第一分支结构和第二分支结构末端之间的距离)的2倍。

基于滑翔机型钛支架制备的用于种植修复膜在使用时在对应于次架的四个分支结构的位置设置固定位点。基于滑翔机型钛支架的修复膜特别适用于多颗相邻前/后牙缺失后的修复。使用时可以沿任意方向，特别是两端沿钛支架任一对称轴方向进行弯曲使用。

加工方法

本申请的第二方面，提供用于种植修复的钛支架的加工方法，其包括：

(1)准备厚度为20-500μm的钛片基材；和

(2)在所述钛片基材上通过激光切割制备所述钛支架。

用于激光切割的设备不特别限定，可以采用本领域已知的激光显微切割机器。

具体地，首先将钛片基材表面去除油污和灰尘，保持钛片基材表面光洁，并置于待切割样品台。然后设计上述的哑铃型、米字型或滑翔机型三维模型文件。根据三维模型文件设定切割过程的行走路线，其中行走路线构成上述的哑铃型、米字型或滑翔机型，从而机械手沿哑铃型、米字型或滑翔机型的边缘进行切割。工艺参数不特别限定，例如切割速度、激光功率、气体压力、离焦量、工作距离、切割气体等参数本领域技术人员可以根据需要进行调整。

使用方法

本申请的第三方面，提供用于种植修复的钛支架的使用方法，其包括：

(1)使所述钛支架复合于高分子材料层内部，从而形成膜结构；和

(2)在对应于所述分叉末端的位置或其附近固定所述膜结构。

本发明所用的高分子材料层包括PVDF及其衍生物、聚乳酸等聚酯类、胶原或壳聚糖，优选为PVDF及其衍生物，其实例包括但不限于由P(VDF-TrFE)制备得到的高分子材料层。钛支架两侧的高分子材料层可以是同一种成分，也可以是不同成分。在某些实施方案中，高分子材料层可以是致密的，从而防止细菌通过或结缔组织细胞和上皮细胞从中迁移。在另外的实施方案中，高分子材料层含有微孔，可以让氧气或血液通过，但同时防止细菌通过或结缔组织细胞和上皮细胞从中迁移。

形成膜结构的过程优选通过下述步骤实现：称取铁电高分子聚合物，加入到有机溶剂DMF中，搅拌3h-6h至完全溶解，得到聚合物溶液；所得溶液的浓度为1-5g/ml；所述铁电高分子聚合物为聚偏氟乙烯或聚偏氟-三氟乙烯；将聚合物溶液真空除气泡后，倒在石英板上烘干，待有机溶剂完全挥发后，可以得到厚度10-500μm的高分子膜；将钛支架或多巴胺处理后的钛支架置于两张高分子膜之间，使用例如DMF溶解表层高分子将上下两层膜粘接，经热压处理待两者充分结合后得到复合膜材料。

需要注意的是，在对应于所述分叉末端的位置或其附近固定所述膜结构，从而在所述膜结构的四个角附近形成固定位，在满足应力情况下为新骨再生提供充足的三维空间，促进成骨。示例性固定位与支架末端的关系，参见下述：由于滑翔机型钛支架两端的支撑较多，有利于应力从受力点传导到两端的固定螺栓上，所以滑翔机型钛支架整体上刚度更高。哑铃型与米字型结构类似，横架虽然加入到了米字型结构，但横架两侧通常不会加入固定螺栓，无法传导应力，所以帮助并不明显，甚至因为跟随变形，导致刚度更低。

本发明中，优选采用分步浇铸法构建电活性钛增强复合膜，通过调控退火和极化处理条件，实现钛增强复合膜的仿生带电。

本发明中，材料的力学性质测定，例如拉伸模量、抗弯强度、弹性模量等可以通过本领域已知的测定方法进行测定。

实施例1

本实施例的钛支架为哑铃型。如图1和图7所示，其为一体成型结构，包括沿长度方向延伸的主架110和沿宽度方向延伸的两个次架120。

主架110为细长的条状结构，两个次架120分别位于主架110的两端，由此形成哑铃型。该结构具有上下对称结构和左右对称结构。每个次架120分别由两个分支结构构成。如上方次架120由第一分支结构121和第二分支结构122构成。下方次架120由第三分支结构123和第四分支结构124构成。每两个分支结构所形成的角度为25度。主架110的长度大致为次架宽度(即两个分支结构末端之间的距离)的2倍。

基于哑铃型钛支架制备的用于种植修复膜在使用时在对应于第一分支结构121、第二分支结构122、第三分支结构123和第四分支结构124的位置设置固定点。基于哑铃型钛支架的修复膜特别适用于单颗前牙缺失后的修复。使用时可以沿任意方向，特别是两端向任一对称轴方向进行弯曲使用。

实施例2

本实施例的钛支架为米字型。如图2和图7所示，其为一体成型结构，包括沿长度方向延伸的主架210和沿宽度方向延伸的两个次架220。主架210和次架220均由宽度相同的钛片构成。

主架210为细长的条状结构钛片，两个次架220分别位于主架210的两端。每个次架220分别由第一分支结构221、第二分支结构222和第三分支结构223三个钛片构成，其中第一分支结构221和第二分支结构222之间的夹角为25度，第三分支结构与主架210对接，并形成为主架210延伸端。

在主架210中间沿垂直于主架210方向上进一步设置有横架211。横架211的长度与主架210的长度基本相等。主架210的长度大致为次架220宽度(即第一分支结构221和第二分支结构222末端之间的距离)的2倍。

基于米字型钛支架制备的用于种植修复膜在使用时在对应于第一分支结构221、第二分支结构222以及与这两个分支结构对称的另一端的两个分支结构的位置设置固定点。基于米字型钛支架的修复膜特别适用于单颗后牙缺失后的修复。使用时可以沿任意方向，特别是两端向任一对称轴方向进行弯曲使用。

实施例3

本实施例的钛支架为滑翔机型。如图3和图7所示，其为一体成型结构，包括沿长度方向延伸的主架310和沿宽度方向延伸的两个次架320。主架310和次架320均由宽度相同的钛片构成。

主架310为细长的条状结构钛片，两个次架320分别位于主架310的两端。每个次架320分别由第一分支结构321和第二分支结构322两个钛片构成，其中第一分支结构321和第二分支结构322之间的夹角为25度。

在主架310中间沿垂直于主架310方向上进一步设置有第一横架311和第二横架312。第一横架311的长度与第二横架312的长度相等，均与主架310的长度基本相当。主架310的长度大致为次架320宽度(即第一分支结构321和第二分支结构322末端之间的距离)的2倍。

基于滑翔机型钛支架制备的用于种植修复膜在使用时在对应于次架320的四个分支结构的位置设置固定点。基于滑翔机型钛支架的修复膜特别适用于多颗相邻前/后牙缺失后的修复。使用时可以沿任意方向，特别是两端向任一对称轴方向进行弯曲使用。

实施例4

本实施例为电活性钛增强复合膜材料体系的构建。

采用分步浇筑法构建电活性钛增强复合膜材料。首先将钛支架进行表面绝缘处理，然后将其置入加热半固化的P(VDF-TrFE)浇筑膜上，待其完全干燥后，再在其上面浇筑一层P(VDF-TrFE)溶液，于加热平台上烘干，经过预设厚度控制参数最终制备出符合要求的钛增强复合膜，然后将钛增强复合膜进行退火处理和常温电晕极化处理。极化参数为：加载电场强度为1kV/mm，极化时间为30分钟。

测试例1

本测试例对不同形状钛支架的受力情况进行了三维有限元分析，结果如图4所示。研究结果表明，对于哑铃型支架，其法向刚度取决于主架的长度以及次架与主架的夹角，主架与次架的夹角越小，主架的长度越长，在30度角以上的区域变化较为缓慢，25度角主架具有更高的刚度。对于米字型支架，中间增加横架，同时，两端增加了中间的支撑，刚度更高。类似于单个前牙的特点，较长的主架、较小的角度(25度角)提升了结构的法向刚度。对于滑翔机型支架，能够抵抗较大侧向力及垂直向力，横架接近于两端时(30度角)，其刚度更高。

由于滑翔机型钛支架两端的支撑较多，有利于应力从受力点传导到两端的固定螺栓上，所以滑翔机型钛支架整体上刚度更高。哑铃型与米字型结构类似，横架虽然加入到了米字型结构，但因横架两侧通常不会加入固定螺栓，无法传导应力，所以帮助并不明显，甚至因为跟随变形，导致刚度更低。针对以上三种形态的钛支架进行仿真模拟，在相同尺寸的钛支架中央加载相同的法向载荷，其法向刚度分别为66.2、60.9和83.9N/mm，可见滑翔机型钛支架具备最高的法向刚度，滑翔机型钛支架预期产生最佳的力学支撑效果。

测试例2

本测试例为钛支架的力学性能表征，结果如图5所示。图5中左图为不同形态钛支架拉伸强度结果，右图是不同形态钛支架弯曲强度结果。适用于后牙区缺损修复的米字型钛支架和滑翔机型钛支架的力学性能包括弯曲强度和拉伸强度均显著高于哑铃型钛支架。

测试例3

由于钛支架的机械强度远大于铁电聚合物P(VDF-TrFE)基体，因此仿生电活性钛增强复合膜的机械强度主要取决于钛支架。根据前述研究确定滑翔机型钛支架的力学性能最佳，故用于仿生电活性的钛增强复合膜材料的设计构建。进一步对本发明由钛支架得到的复合膜材料与市售商品钛网复合膜(见图9)进行力学性能比较，结果如图10所示，哑铃型、米字型、滑翔机型复合膜与商品钛网复合膜相比，滑翔机型复合膜的弹性模量、断裂伸长率、抗拉强度、弹性极限比商品钛网复合膜高。不同形态仿生电活性钛增强复合膜的抗弯强度比商品钛网复合膜低。钛网复合膜的不容易弯曲，在临床应用中不容易根据骨缺损外形塑型，同时钛网与高分子的结合比钛支架差。

为了探究电活性钛增强复合膜的力学性能受钛支架在铁电聚合物膜中的面积占比所影响，对钛支架在聚合物膜中的面积占比进行了设计优化，经过模拟计算，发现在电活性钛增强复合膜中钛支架占比越小，复合膜的力学支撑越差，其比例与力学强度呈现非线性负相关，占比为1:1时其力学支撑最佳(图6)。

尽管本发明已经参考示例性实施方案进行了描述，但应理解本发明不限于公开的示例性实施方案。在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的示例性实施方案做多种调整或变化。权利要求的范围应基于最宽的解释以涵盖所有修改和等同结构与功能。

Claims (10)

1.一种用于种植修复的钛支架，其特征在于，其由厚度20-500μm的钛基材料组成且具有根据使用时固定位点设计的结构；

所述钛支架包括沿长度方向延伸的主架和沿宽度方向延伸的次架，所述主架为细长的条状结构，所述次架包括由第一分支结构和第二分支结构构成的分叉结构，两个所述次架分别位于所述主架的两端，且所述分叉结构所形成的角度为20-30度，由此使所述钛支架形成中间细、两端宽的哑铃型，且所述哑铃型钛支架的四个分叉末端分别对应于支架的固定位点或位于固定位点附近。

2.根据权利要求1所述的用于种植修复的钛支架，其特征在于，所述钛支架具有分别沿长度方向和沿宽度方向对称的结构。

3.根据权利要求2所述的用于种植修复的钛支架，其特征在于，所述钛支架的长宽比为2-4:1，且所述主架的长度与所述次架的宽度之比为0.9-2:1。

4.根据权利要求1所述的用于种植修复的钛支架，其特征在于，所述钛支架进一步包括位于所述主架中间且与所述主架实质上垂直的横架。

5.根据权利要求1所述的用于种植修复的钛支架，其特征在于，所述次架进一步包括位于所述第一分支结构和所述第二分支结构之间的第三分支结构，且所述第三分支结构沿所述主架方向延伸，由此使所述钛支架形成米字型。

6.根据权利要求1所述的用于种植修复的钛支架，其特征在于，所述钛支架进一步包括分别位于所述主架两端且分别与所述主架实质上垂直的两个横架，从而使所述钛支架形成滑翔机型。

7.根据权利要求1所述的用于种植修复的钛支架，其特征在于，所述主架和所述次架的分支结构具有相同的宽度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的用于种植修复的钛支架的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)准备厚度为20-500μm的钛片基材；和

(2)在所述钛片基材上通过激光切割制备所述钛支架。

9.根据权利要求1-7任一项所述的用于种植修复的钛支架的使用方法，其特征在于，包括：

(1)使所述钛支架与高分子材料层组合，从而形成膜结构；和

(2)在对应于所述分叉末端的位置或其附近设置有固定所述膜结构的位点。

10.一种用于种植修复的膜材料，其特征在于，其包含根据权利要求1-7任一项所述的用于种植修复的钛支架，和所述钛支架的膜材料。

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