本發(fā)明屬于生物材料，具體涉及一種骨修復用3d打印聚乳酸復合支架及其制備方法。

背景技術：

1、骨在人的生命活動中起到關鍵支撐作用，然而創(chuàng)傷性骨折、骨質疏松等原因都會造成不同程度的骨損傷或缺失。盡管高度血管化的骨組織具有一定的再生能力，但是超過臨界閾值(>2cm)的骨缺損要想實現完全愈合和功能恢復，通常需要進行臨床干預。在諸多治療大面積骨缺損的方法中，自體骨移植是“金標準”，然而自體骨移植常常因為給患者帶來二次傷害而難以在臨床上推廣。異體骨移植則存在排異反應或傳播疾病等風險。

2、目前，人工骨替代材料雖然解決了部分問題，但它們的生物相容性、力學性能和降解速率仍有待提高。盡管3d打印技術和pla材料在骨修復領域有所應用，但目前的技術仍存在以下不足：現有3d打印骨支架的力學性能不足以支持快速骨再生；支架的生物活性不足，無法有效促進骨細胞附著和生長；支架的降解速率與新生骨組織的形成速度不匹配，影響骨修復效果。因此，有必要開發(fā)一種骨修復用3d打印聚乳酸復合支架，該復合支架不僅具有良好的力學性能和生物活性，而且其降解速率與骨再生過程相匹配，從而提高骨修復的效果。

技術實現思路

1、針對現有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種骨修復用3d打印聚乳酸復合支架及其制備方法。本發(fā)明采用pla/mg-zro2作為3d打印支架，在pla/mg-zro2支架表面形成bp/stac復合涂層，制備得到骨修復用3d打印聚乳酸復合支架，3d打印的pla/mg-zro2支架具有模仿天然骨骼的分級孔隙率，能有效填充骨缺損并提供所需要的機械支撐，同時促進骨向內生長，mg-zro2的加入增強了pla支架的力學強度和韌性，使其能夠更好地承受生理環(huán)境中的力學負荷，復合涂層bp/stac進一步增強支架的表面硬度，提升其力學性能，mg和zro2的加入提高了骨修復用3d打印聚乳酸復合支架的生物相容性，bp/stac的復合涂層也有助于細胞附著和生長，mg-zro2具有良好的骨誘導性，能夠促進骨細胞的增殖和分化。

2、為了實現上述技術目的，本發(fā)明采取的技術方案如下：

3、本發(fā)明提供了一種骨修復用3d打印聚乳酸復合支架，所述骨修復用3d打印聚乳酸復合支架由以下重量份的原料制備而成：pla(聚乳酸)/mg-zro250-80份，bp(黑磷)/stac(硬脂基三甲基氯化銨)8-20份；

4、所述pla/mg-zro2的制備原料為pla、鎂粉和zro2，所述pla、鎂粉和zro2質量比為1:0.2-0.5:0.08-0.3；

5、所述pla/mg-zro2的制備方法，具體包括以下步驟：

6、(1)將pla溶于有機溶劑中，在90℃油浴中用磁力攪拌器攪拌2-5h，直至完全溶解，得到pla溶液，向pla溶液中加入鎂粉，超聲處理，使均勻分散，得到混合溶液a；

7、(2)向步驟(1)中得到的混合溶液a中加入zro2，磁力攪拌使均勻分散，得到混合溶液b；

8、(3)將步驟(2)得到的混合溶液b倒入24孔板中，每孔加入1.5ml，然后將其放入冰箱中冷凍20h，然后取出室溫放置解凍，得到pla/mg-zro2。

9、進一步地，所述有機溶劑為四氫呋喃、氯仿和n,n-二甲基甲酰胺中至少一種。

10、進一步地，所述pla和有機溶劑的用量比為1g:60-100ml。

11、所述bp/stac的制備原料為黑磷晶體粉末、stac，所述黑磷晶體粉末和stac的質量比為1:2-10；

12、所述bp/stac的制備方法，具體包括以下步驟：

13、(a)取黑磷晶體粉末，加入nmp(n-甲基吡咯烷酮)，攪拌混勻，形成分散液，將分散液置于冰浴中超聲10h，然后放入低溫離心機中，以3000rpm離心10min，收集上清液，將上清液放入低溫離心機，10000rpm離心20min，以除去溶劑nmp，收集沉淀，再次10000rpm低溫離心20min，收集沉淀，冷凍干燥2-5d，得到bpns粉末；

14、(b)取bpns粉末分散在超純水中，形成分散液b，將stac溶于無水乙醇中，攪拌混勻，形成溶液d，將分散液b倒入溶液d中，水浴混合，形成混合物a，將混合物a干燥，得到bp/stac。

15、進一步地，所述黑磷晶體粉末和nmp的用量比為1g:50ml。

16、進一步地，所述bpns與超純水的用量比為1g:80ml，所述stac與無水乙醇的用量比為1g:50ml。

17、本發(fā)明還提供了一種骨修復用3d打印聚乳酸復合支架的制備方法，具體包括以下步驟：

18、s1，按重量份取pla/mg-zro2，加入甘油，攪拌混合均勻，通過雙螺桿擠出機擠出，使用solidworks?2023軟件設計的支架模型，進行3d打印，得到pla/mg-zro2支架；

19、s2，按重量份取bp/stac放入dmso(二甲基亞砜)，形成均勻的混合物b，將步驟s1得到的pla/mg-zro2支架浸入混合物b中，在pla/mg-zro2支架表面形成涂層，多次浸入，直至表面形成均勻的bp/stac復合涂層，得到復合涂層支架；

20、s3，將步驟s2得到復合涂層支架用無水乙醇洗滌，然后真空干燥6-12h，得到骨修復用3d打印聚乳酸復合支架。

21、進一步地，所述pla/mg-zro2與甘油的用量比為1g:20-40ml。

22、進一步地，所述bp/stac和dmso的用量比為1g:30-60ml。

23、進一步地，所述打印速度為5-15mm/s，單層打印厚度為0.2-0.5mm，室溫20℃，噴嘴溫度80℃，熱床溫度45℃。

24、進一步地，所述雙螺桿擠出機的型號為haake?ploylab?os。

25、進一步地，所述3d打印采用fdm(熔融沉積成型)打印，使用的3d打印機型號為snapermake2.0a350。

26、與現有技術相比，本發(fā)明取得的有益效果如下：

27、本發(fā)明采用pla/mg-zro2作為3d打印支架，并在pla/mg-zro2支架表面形成bp/stac復合涂層，得到骨修復用3d打印聚乳酸復合支架。pla初始力學性能不足，并且降解過程中產物會導致酸性環(huán)境，容易引起植入部位的炎癥和骨吸收，而mg-zro2的加入增強了pla支架的力學強度和韌性，使其能夠更好地承受生理環(huán)境中的力學負荷，且能中和由于pla降解導致的酸性環(huán)境，使ph值趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定的ph值微環(huán)境有利于細胞的生長和增殖，延長骨修復用3d打印聚乳酸復合支架降解時間；復合涂層bp/stac由于bp的存在進一步增強支架的表面硬度，提升力學性能；3d打印的pla/mg-zro2支架具有模仿天然骨骼的分級孔隙率，能有效填充骨缺損并提供所需要的機械支撐，同時促進骨向內生長，通過向pla中加入mg和zro2，提高了復合支架的生物相容性，bp/stac的復合涂層也有助于細胞附著和生長，mg-zro2具有良好的骨誘導性，能夠促進骨細胞的增殖和分化，bp的二維結構和生物活性進一步促進骨組織的再生和修復，pla的降解速率能通過復合mg-zro2進行調節(jié)，以匹配骨再生速度，避免過早降解導致力學性能下降，復合涂層中satc可以有效保護bp免于快速降解，有助于實現可控的降解速率，且bp氧化后可降解為無毒的磷酸鹽，持續(xù)釋放po43-，形成鈣沉積，從而加速骨再生，bp/stac復合涂層能用于負載和釋放生物活性分子，如生長因子或抗生素，以促進愈合過程或預防感染，涂層的存在可以提供緩釋或靶向藥物釋放的功能，增強治療效果；bp/stac制備的復合涂層具有優(yōu)異的抗菌性能，減少了植入物引起的炎癥反應，有利于快速愈合，且bp/stac復合涂層中的生物活性分子能促進血管內皮細胞的生長，加速支架內部的血管化過程，3d打印制備的pla/mg-zro2支架允許精確控制支架的孔隙結構和尺寸，有利于血管和骨組織的長入，而且bp/stac復合涂層不會顯著影響支架的孔隙結構，保持了其促進骨長入的特性。本發(fā)明制備的骨修復用3d打印聚乳酸復合支架具有優(yōu)異的生物相容性、增強的力學性能、促進骨再生能力和可控的降解速率，為骨修復提供了有效的解決方案，可顯著提升治療效果和患者康復速度。