聚醚醚酮仿生人工骨的3D打印制造方法

摘要

本发明公开了一种利用可以替代金属且具有优良生物相容性聚醚醚酮材料进行仿生人工骨的3D打印制造方法，首先利用医学仪器采集患者待植入人工骨部位的骨组织图像数据，接下来利用采集到的数据建立仿生人工骨的三维数字模型，然后对人工骨三维数字模型进行格式转化，并将格式转化后的文件输入3D打印系统进行人工骨的三维实体制造，最后进行细胞毒性试验、动物试验、临床试验。本发明利用自制聚醚醚酮3D打印系统进行人工骨的制造，省去了制造模具的时间和成本，缩短了制造周期，同时根据造型软件的设定随时调整零件形状，实现了对具有优良生物相容性、可植入人体，且熔点高、粘度大、流动性差、结晶类聚合物聚醚醚酮材料人工骨的3D打印制造。

主权项

一种聚醚醚酮仿生人工骨的3D 打印制造方法，其特征在于，该聚醚醚酮仿生人工骨的3D 打印制造方法包括以下步骤：获取患者待植入部位的医学图像数据、从获取的医学图像数据中提取出所需要的骨组织数据、建立仿生人工骨的三维数字模型、将人工骨三维数字模型进行格式转化、将转化后的文件输入3D 打印系统进行人工骨的三维制造、进行细胞毒性试验、动物试验、临床试验；具体步骤如下：步骤一、采用CT、MRI、超声医疗仪器获取患者待植入部位的医学图像数据；步骤二、将步骤一中获取的患者待植入部位医学图像数据输入计算机，对医学图像数据进行处理，提取出所需要的骨组织数据；步骤三、对步骤二中提取的骨组织数据进行处理，利用逆向工程实现人工骨三维数字模型建立；步骤四、利用三维建模软件将步骤三建立的人工骨三维数字模型转换成3D 打印系统可以识别的STL 格式文件；步骤五、将人工骨的STL 文件输入自制聚醚醚酮3D 打印系统进行人工骨的三维实体制造；步骤六、对采用3D 打印技术制造的聚醚醚酮仿生人工骨进行细胞毒性试验，动物试验，最终进行临床试验；由于聚醚醚酮的内聚力强，不易与其他材料粘结，在分层加工中会产生与底板粘接不牢的情况，需要将定制的聚醚醚酮薄膜粘贴在3D 打印系统铝合金基板表层；所述的3D 打印喷头结构为柱塞式或螺旋挤压式送丝结构；所述的聚醚醚酮3D 打印系统带有保温打印室，且打印室采用不锈钢红外线加热圈加热或石英云母红外加热等方式进行温场调节；步骤五中将人工骨的STL 文件输入自制聚醚醚酮3D 打印系统进行人工骨的三维实体制造进一步包括以下步骤：第一步，将直径为1.6mm 的聚醚醚酮丝用烘干箱以100℃～ 140℃的温度干燥12 小时；第二步，通过自制温控系统将3D 打印系统喷头预热到T₁ ，T₁ 为340℃～ 355℃ ，铝合金基板预热到T₂，T₂ 为110℃～ 120℃ ，打印室预热到T₃，T₃ 为200℃～ 230℃；第三步，通过控制系统将直径为0.3mm 的3D 打印喷嘴调至距打印平台0.2mm，随后双齿轮送丝机构将直径为1.6mm 的聚醚醚酮丝匀速送入已经预热的喷头，3D 打印系统喷头根据分层软件生成的人工骨轨迹行进，打印出聚醚醚酮人工骨的第一层，而后按照控制系统规划的轨迹路径，分别打印第2，3 层，直至完成仿生聚醚醚酮人工骨的3D 打印；第四步，为了减轻聚醚醚酮人工骨在成形过程中因内应力导致的、脆断、分层、翘曲变形问题，将打印室温度T₃ 由200℃～ 230℃以5℃ ‑10℃／ min 的速度逐渐冷却到室温，然后再从打印室中取出仿生聚醚醚酮人工骨。