一种具有初期自固定功能的韧带-骨仿生支架及成形方法

摘要

一种具有初期自固定功能的韧带-骨仿生架及其成形方法，首先利用计算机设计出骨支架，并利用快速成形技术制备骨支架树脂模型，以骨支架树脂模型为型芯制备骨支架负型的硅橡胶模具；然后利用静电纺丝工艺制备定向有序的纳米纤维薄膜，并卷成具纳米纤维韧带支架；再将韧带支架与骨支架负型配合和定位，向负型模具内依次灌注骨支架材料溶液，得到固有初期自固定功能的骨支架；接着在过渡层灌注混合有骨支架材料、韧带支架材料的复合溶液，形成过渡层；最后在冷冻干燥机内进行后处理，得到具有初期自固定功能的韧带-骨仿生支架；本发明通过改进骨支架的表面结构使其可以与自体骨形成配合，提高了初期的固定的强度及稳定性。

主权项

一种具有初期自固定功能的韧带‑骨仿生支架，包括韧带支架(1)、过渡层(2)及固有初期自固定功能的骨支架(3)，其特征在于：韧带支架(1)与骨支架(3)的连接界面为灌注复合溶液的模拟自然韧带‑骨界面的过渡层(2)结构，韧带支架(1)由静电纺丝技术纺制的生物可降解微纳米纤维组成，骨支架(3)为向骨支架负型模具内灌注的骨支架材料溶液凝固而形成的多孔陶瓷，骨支架(3)表面上设有两个以上的均布的倒三角形结构(4)，倒三角形结构(4)使骨支架(3)与自体骨形成良好的初期自固定；韧带支架(1)的制备材料为聚乳酸、聚羟基乙酸、聚乳酸羟基乙酸、聚乙醇酸或聚已内酯的质量分数为1％～30％的氯仿溶液，或为蚕丝蛋白、胶原、壳聚糖、明胶、海藻酸钠或聚乙烯醇的质量分数为1％～30％的水溶液；骨支架(3)的材料为β‑磷酸三钙、羟基磷灰石或自固化骨水泥生物陶瓷材料与韧带支架材料按7:3的比例混合形成的混合物；过度层(2)的材料是不同比例的韧带支架材料和骨支架材料混合溶液；所述的一种具有初期自固定功能的韧带‑骨仿生支架的成形方法，具体包括以下步骤：1)利用计算机三维辅助设计软件设计出具有初期自固定功能的骨支架模型，并用快速成形技术制造出骨支架树脂模型，然后以骨支架树脂模型为型芯，在真空条件下浇注液态硅橡胶，凝固脱模后得到骨支架模型的负型硅橡胶模具，硅橡胶单体与固化剂质量比介于100:1‑100:3；2)配置韧带支架的材料溶液，韧带支架材料溶液为聚乳酸、聚羟基乙酸、聚乳酸羟基乙酸、聚乙醇酸或聚已内酯的质量分数为1％～30％的氯仿溶液，或为蚕丝蛋白、胶原、壳聚糖、明胶、海藻酸钠或聚乙烯醇的质量分数为1％～30％的水溶液；然后运用静电纺丝技术在电压8‑12kV，溶液供给速度在0.6‑6ml/h,转鼓转速1000‑5000r/min的条件下工作2‑6h将韧带支架材料溶液制备成具有定向有序纤维结构的薄膜，最后按垂直于纤维的方向将薄膜卷成韧带支架；3)配置质量分数为40％‑70％的骨支架材料溶液，骨支架材料为β‑磷酸三钙、羟基磷灰石或自固化骨水泥生物陶瓷材料与韧带支架材料按7:3的比例混合形成的混合物；然后将韧带支架和硅橡胶模具按照定位装置装配固定，将骨支架溶液灌注到硅橡胶模具内至骨支架部分，固化后形成具有初期自固定功能的骨支架，并与韧带支架形成初步连接；4)配置过渡层的溶液，首先配置韧带支架材料溶液，韧带材料溶液是聚乳酸、聚羟基乙酸、聚乳酸羟基乙酸、聚乙醇酸或聚已内酯的质量分数为1％～15％的二氧六环水溶液，或是蚕丝蛋白、胶原、壳聚糖、明胶、海藻酸钠或聚乙烯醇的质量分数2％～20％的水溶液；向制备的韧带支架材料溶液中加入不同质量分数的β‑磷酸三钙、羟基磷灰石或自固化骨水泥生物陶瓷材料，均匀混合后得到质量分数为5％～40％的复合材料溶液；5)向硅橡胶模具内的过渡层部分逐层灌注复合材料溶液，从骨支架端到韧带支架端，生物陶瓷材料在复合材料溶液内的质量分数逐渐递减，在靠近骨支架端的过渡层部分，灌注生物陶瓷材料质量分数高的复合材料溶液，生物陶瓷材料的质量分数范围为20％～40％，在过渡层的中间部分，灌注生物陶瓷材料质量分数较低的复合材料溶液，生物陶瓷材料的质量分数范围为5％～20％，而在靠近韧带支架端的过渡层部分，灌注生物陶瓷材料质量分数最低的复合材料溶液，生物陶瓷材料的质量分数范围为0～5％；每层溶液的厚度为2‑4mm；6)将灌注好的韧带‑骨复合支架放入‑20～‑80℃低温环境下预冻2‑4h，随后放入真空干燥机内冷冻干燥12‑36h，去除硅橡胶模具，得到具有初期自固定功能的韧带‑骨仿生支架。