一種具有抗菌功能涂層的3d打印多孔支架及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架及其制備方法，多孔支架包括支架本體和抗菌涂層，支架本體采用SLM技術(shù)成形，并由體心立方單元堆積而成；抗菌涂層采用電沉積技術(shù)構(gòu)建在支架本體表面，其為絲素蛋白和慶大霉素組成的復(fù)合涂層。該方法包括如下步驟：建立多孔支架三維模型，并導(dǎo)入SLM設(shè)備中進(jìn)行切片；準(zhǔn)備金屬粉末，以優(yōu)化的工藝參數(shù)成形多孔支架；制備絲素蛋白/慶大霉素混合溶液；在多孔支架表面電沉積抗菌涂層：取出多孔支架風(fēng)干獲得所需多孔支架。本發(fā)明運(yùn)用電沉積在SLM成形的Co?Cr多孔支架內(nèi)外表面均勻連續(xù)構(gòu)建了絲素蛋白/慶大霉素復(fù)合涂層，簡化了制備步驟，降低成本，能達(dá)到預(yù)防關(guān)節(jié)置換術(shù)后感染的目的。
【專利說明】
一種具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]顳下頌關(guān)節(jié)是人每天使用最多的關(guān)節(jié)之一，關(guān)節(jié)強(qiáng)直、外傷、腫瘤等因素常常造成顳下頌關(guān)節(jié)的形態(tài)缺陷和功能喪失，嚴(yán)重影響人們的說話咀嚼吞咽活動(dòng)，給患者帶來嚴(yán)重的生理和心理創(chuàng)傷，顳下頌關(guān)節(jié)本身形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能的復(fù)雜性給其人工關(guān)節(jié)的置換手術(shù)和重建帶來了巨大的挑戰(zhàn)。
[0003]3D打印基于逐層堆積增材制造方法，可成形復(fù)雜外形及內(nèi)部孔隙的個(gè)性化結(jié)構(gòu)。以鈷絡(luò)合金(Cobal t-chromium, Co-Cr)粉末為原料，采用激光選區(qū)恪化技術(shù)(Se lecti veLaser Melting，SLM)進(jìn)行三維金屬支架制造的Co-Cr多孔支架具有個(gè)性定制的外形，優(yōu)于鈦合金的耐磨性，能和周圍人骨匹配的彈性模量(傳統(tǒng)實(shí)心鈷鉻合金由于模量過高產(chǎn)生的應(yīng)力遮蔽效應(yīng)，是造成假體遠(yuǎn)期松動(dòng)的主要原因之一)，是現(xiàn)在的人工關(guān)節(jié)材料研究領(lǐng)域的熱門方向之一，部分產(chǎn)品已經(jīng)獲得CFDA批準(zhǔn)進(jìn)入臨床應(yīng)用。這種多孔支架假體主要是通過插入骨髓腔讓周圍骨長入其孔隙和/或輔助以固位釘來實(shí)現(xiàn)固定;但是，相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)心假體，多孔支架假體由于表面積顯著增加，更容易發(fā)生術(shù)后感染。因此，如何促進(jìn)骨更快更好的長入孔隙和預(yù)防術(shù)后感染成為目前在臨床使用SLM制造的鈷鉻合金多孔支架假體時(shí)最關(guān)注的兩個(gè)問題。
[0004]對(duì)多孔支架假體進(jìn)行表面改性能很好解決以上兩個(gè)臨床問題，專利CN105126167A提出了一種表面具有納米復(fù)合涂層的3D打印多孔金屬支架及其制備方法，該方法以電子束熔融技術(shù)構(gòu)建三維Ti6A14V多孔支架，并在其上采用電泳沉積或提拉法制備絲素蛋白-氧化石墨烯納米涂層，通過物理吸附方法將具有殺菌/抑菌作用的金屬離子加入到涂層中，從而使多孔支架具備抑菌功能。但該方法的目的在于提高支架的生物活性，減緩基體腐蝕速率，且其金屬離子的殺菌作用十分有限，實(shí)現(xiàn)殺菌功能的過程過于繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架及其制備方法，其利用SLM技術(shù)成形多孔鈷鉻支架，并首次運(yùn)用改良的電沉積方法在SLM成形的多孔支架表面上構(gòu)建出了絲素蛋白和慶大霉素復(fù)合涂層，可有效防止人工關(guān)節(jié)植入體在骨修復(fù)過程中產(chǎn)生的應(yīng)力遮蔽效應(yīng)，可促進(jìn)骨更快更好的長入孔隙，并可有效預(yù)防術(shù)后感染，適用于生物醫(yī)療領(lǐng)域所需的人工關(guān)節(jié)假體的制造，有望在大面積骨缺損修復(fù)領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架，所述多孔支架包括支架本體和抗菌涂層，其中:
[0007]所述支架本體采用SLM技術(shù)3D打印成形，其由體心立方單元堆積而成，所述體心立方單元包括一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)、八個(gè)頂點(diǎn)和八根支柱，所述八根支柱分別從所述中心節(jié)點(diǎn)向八個(gè)頂點(diǎn)呈放射狀延伸；
[0008]所述抗菌涂層采用電沉積技術(shù)沉積在所述支架本體表面，其為絲素蛋白/慶大霉素復(fù)合涂層，以提高支架的表面生物相容性，實(shí)現(xiàn)抗菌載藥的功能。
[0009]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述絲素蛋白原料為家蠶蠶繭。
[0010]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述支架本體為3D打印的鈷基合金多孔支架，優(yōu)選為C0-Cr合金多孔支架，其外形為類圓柱體，外徑8mm、高度10_、孔隙率86%。
[0011]按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架的制備方法，該方法包括如下步驟:
[0012]I)通過計(jì)算機(jī)建模軟件建立多孔支架的三維模型，然后導(dǎo)入SLM設(shè)備中進(jìn)行切片處理；
[0013]2)準(zhǔn)備金屬粉末，確定優(yōu)化的工藝參數(shù)成形多孔支架；
[0014]3)制備絲素蛋白/慶大霉素混合溶液；
[0015]4)在多孔支架表面電沉積抗菌涂層:
[0016]首先，將制備的多孔支架進(jìn)行超聲清洗后，浸泡于絲素蛋白/慶大霉素混合溶液中超聲I分鐘;然后，將與多孔支架平行的鉑電極置于絲素蛋白/慶大霉素混合溶液中；最后，設(shè)置電沉積的電壓和通電時(shí)間，進(jìn)行通電沉積；
[0017]5)電沉積后，斷開電極與電源，將多孔支架移出溶液，室溫下風(fēng)干干燥過夜，獲得所需的多孔支架。
[0018]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟2)中所述的工藝參數(shù)為:激光功率180W-300W，激光光斑直徑 0.0Smm-0.1mm，掃描間距50μηι-70μηι，掃描速度200mm/s-400mm/s，鋪粉層厚 20μηι-30μηι。
[0019]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述絲素蛋白/慶大霉素混合溶液采用如下方式制備:首先，將家蠶蠶繭加入到0.02Μ碳酸鈉溶液中，煮沸20分鐘，再用超純水沖洗;其次，提取出絲素蛋白干燥后，加入到9.3Μ溴化鋰溶液中60 0C水浴溶解4小時(shí);接著，將制得的溶液倒入透析帶，在4°C超純水中透析72小時(shí);再次，將溶液在4°C的1500rpm轉(zhuǎn)速下離心40分鐘，去除不溶性部分，將其稀釋成濃度為20mg/mL的絲素蛋白溶液;最后，將慶大霉素配置成濃度為lmg/mL的溶液，加入至絲素蛋白溶液中以制備獲得絲素蛋白/慶大霉素混合溶液。
[0020]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟4)中多孔支架在混合溶液中作為陽極，鉑電極作為陰極，兩電極相距5cm，兩電極間施加5V-80V的電壓，通電15s_4min。
[0021]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟4)中所述超聲清洗的具體過程如下:按丙酮、乙醇和超純水的順序分別超聲清洗20分鐘，然后用超純水沖洗。
[0022]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn):
[0023]1.本發(fā)明采用激光選區(qū)熔化技術(shù)和優(yōu)化的工藝參數(shù)成形Co-Cr合金多孔支架，并運(yùn)用電沉積在SLM成形的Co-Cr多孔支架假體內(nèi)外表面均勻連續(xù)構(gòu)建了絲素蛋白和慶大霉素的復(fù)合涂層，厚度均勻且分布連續(xù)完整，平均厚度為2.41±0.62μπι，屬于超薄涂層，且涂層的結(jié)合強(qiáng)度(剪切力3.77 ± 0.34MPa和拉力3.43 ± 0.38Mpa)可以滿足手術(shù)需要，防止剝脫。
[0024]2.本發(fā)明構(gòu)建的絲素蛋白/慶大霉素涂層為具有抗菌功能的載藥涂層，直接通過電沉積方法制備，不僅以新材料體系成功在SLM多孔支架上沉積為涂層，大大簡化了制備步驟，降低成本，而且能促進(jìn)骨更快更好的長入孔隙以提高假體固位的長期穩(wěn)定性，同時(shí)也能通過局部緩釋抗生素來抑制有效抑制細(xì)菌生長以達(dá)到預(yù)防關(guān)節(jié)置換的術(shù)后感染的目的，提高了骨骼植入體的應(yīng)用范圍；此外，以絲素蛋白溶液為基礎(chǔ)的涂層方法未來不僅可以用在其他多孔金屬的材料的表面功能改性，更重要的是，其可以在中性水環(huán)境下電沉積，為下一步載藥和細(xì)胞因子的應(yīng)用提供了更廣闊的空間。
[0025]3.本發(fā)明的抗菌涂層及其制備方法適用于3D打印Co-Cr合金多孔支架等具有內(nèi)部復(fù)雜孔隙等的表面改性，制備方法不受基體材料大小和形狀限制，而且涂層溶質(zhì)可以進(jìn)入多孔支架的內(nèi)部，使得在多孔支架內(nèi)部表面構(gòu)建涂層成為可能，結(jié)合了多孔結(jié)構(gòu)和新型涂層的優(yōu)點(diǎn)，改善了傳統(tǒng)實(shí)心植入體模量過大、多孔假體易術(shù)后感染的缺點(diǎn)，達(dá)到進(jìn)一步提高骨骼植入體應(yīng)用范圍的目的。
【附圖說明】
[0026]圖1(a)和(b)分別是本發(fā)明多孔支架本體拓?fù)鋯卧罢w結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是有涂層(a21)和無涂層(a22)多孔支架表面SEM形貌圖；
[0028]圖3是有涂層多孔支架局部拓?fù)鋯卧膍icro-CT形貌圖；
[0029]圖4是有涂層(SG)和無涂層(CO)多孔支架的細(xì)胞粘附和鋪展(A)及細(xì)胞增殖(B)圖；
[0030]圖5是有涂層(SG)和無涂層(CO)多孔支架在體外持續(xù)污染環(huán)境里一周內(nèi)粘附的活細(xì)菌熒光圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架，其主要包括支架本體和抗菌涂層，其中，支架本體采用SLM(Selective LaserMelting，激光選區(qū)恪化技術(shù))技術(shù)3D打印成形，該3D打印工藝能夠直接根據(jù)CAD模型，基于逐層疊加成形，利用較小功率(100-500W)激光熔化微細(xì)(10-50μπι)金屬粉末，成形精度高，特別適合于制造面向骨植入體的具有個(gè)性化外形和內(nèi)部可控精細(xì)孔隙的多孔結(jié)構(gòu)。所述抗菌涂層采用電沉積技術(shù)沉積在支架本體表面，電沉積是一種低成本，易操作，設(shè)備簡單，少參數(shù)控制的涂層構(gòu)建方法，不受基體材料大小和形狀限制，而且其基于高分子溶液體系，溶液可以進(jìn)入多孔支架的內(nèi)部，使得在支架內(nèi)部表面構(gòu)建涂層成為可能。
[0033]下面將分別對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行詳細(xì)的說明和描述。
[0034]所述支架本體為3D打印的多孔支架，其優(yōu)選為3D打印鈷基合金多孔支架，特別優(yōu)選為3D打印Co-Cr合金多孔支架，如圖1所示，其由體心立方單元堆積而成，所述體心立方單元包括一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)、八個(gè)頂點(diǎn)和八根支柱，八根支柱分別從中心節(jié)點(diǎn)向八個(gè)頂點(diǎn)呈放射狀延伸。多孔支架外形優(yōu)選為類圓柱體，外徑8mm，高度10mm，拓?fù)鋯卧叽绱笮?250μηι，構(gòu)成單元的支柱直徑為200μπι，孔隙率86%。
[0035]所述抗菌涂層采用電沉積技術(shù)沉積在支架本體表面，本發(fā)明選用絲素蛋白/慶大霉素復(fù)合涂層作為抗菌涂層，所述絲素蛋白原料優(yōu)選為家蠶蠶繭，從家蠶中提取的絲素蛋白是一種天然共聚物，生物相容性好，無免疫原性，具有良好的機(jī)械性能和生物降解性，且其在陽極會(huì)形成電凝膠的現(xiàn)象，可以將其作為一種新的電沉積基礎(chǔ)材料。更重要的是，絲素蛋白可以在中性的水環(huán)境中電沉積，產(chǎn)生的氣泡非常少，更適合多孔結(jié)構(gòu)的電沉積;此外，中性的水環(huán)境也能降低電沉積過程中對(duì)涂層負(fù)載的對(duì)酸和醇類不穩(wěn)定藥物和因子的不良影響;慶大霉素價(jià)格低，抑菌性好，抗菌譜廣，因此本發(fā)明創(chuàng)造性的采用絲素蛋白/慶大霉素復(fù)合涂層作為多孔支架的抗菌涂層，可有效提高支架的表面生物相容性，實(shí)現(xiàn)其抗菌載藥的功能。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架的制備方法，該方法主要包括如下步驟:
[0037]I)通過計(jì)算機(jī)建模軟件建立多孔支架的三維模型，然后導(dǎo)入SLM設(shè)備中進(jìn)行切片處理；
[0038]2)準(zhǔn)備金屬粉末，確定優(yōu)化的工藝參數(shù)成形多孔支架:
[0039]具體選用如下工藝參數(shù):激光功率180W-300W，激光光斑直徑0.05mm-0.1mm，掃描間距50μηι-70μηι，掃描速度200mm/ s_400mm/s，鋪粉層厚20μηι-30μηι，采用上述工藝參數(shù)，能夠成形表面質(zhì)量較好的Co-Cr合金實(shí)體。
[0040]3)制備絲素蛋白/慶大霉素混合溶液:
[0041 ]首先，將家蠶蠶繭加入到0.02Μ碳酸鈉溶液中，煮沸20分鐘，再用超純水沖洗；其次，提取出絲素蛋白干燥后，加入到9.3Μ溴化鋰溶液中60°C水浴溶解4小時(shí);接著，將制得的溶液倒入透析帶，在4°C超純水中透析72小時(shí);再次，將溶液在4°C的1500rpm轉(zhuǎn)速下離心40分鐘，去除不溶性部分，獲得絲素蛋白溶液，經(jīng)過稀釋其濃度優(yōu)選為20mg/mL，選用該濃度的絲素蛋白溶液，可以在支架表面構(gòu)建超薄涂層，而不改變孔隙特征;最后，將慶大霉素配置成濃度為lmg/mL的溶液，加入至絲素蛋白溶液制備成絲素蛋白/慶大霉素混合溶液，選用該濃度的慶大霉素，可以使混合溶液PH值在6-7之間，在沉積形成電凝膠時(shí)產(chǎn)生極少氣泡。
[0042]4)選用合適的電沉積工藝參數(shù)在多孔支架表面構(gòu)建抗菌涂層:
[0043]首先，將制備的多孔支架進(jìn)行超聲清洗后，浸泡于絲素蛋白/慶大霉素混合溶液中超聲I分鐘；然后，將與多孔支架平行的鉑電極置于絲素蛋白/慶大霉素的混合溶液中，其中，多孔支架在混合溶液中作為陽極，鉑電極作為陰極，兩電極相距5cm，分別將陽極和陰極連接至直流穩(wěn)壓電源上，在兩電極間施加不同的電壓(5V到80V)和時(shí)間(15s到4min)，在支架表面形成一層電凝膠。其中，合適的電沉積工藝參數(shù)根據(jù)多孔支架材料的不同有所變化，只要保證在此參數(shù)下涂層既能充分均勻覆蓋多孔結(jié)構(gòu)表面，又沒有出現(xiàn)大量的孔被過厚的涂層堵住的現(xiàn)象即可。
[0044]5)電沉積后，斷開電極與電源，將多孔支架移出溶液，室溫下風(fēng)干干燥過夜，獲得所需的多孔支架。
[0045]具體的，步驟4)中所述超聲清洗的具體過程如下:按丙酮、乙醇和超純水的順序分別超聲清洗20分鐘，然后用超純水沖洗。
[0046]以下為本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0047]實(shí)施例1:
[0048]通過計(jì)算機(jī)建模軟件建立多孔支架的三維模型，模型為圓柱體狀的多孔支架，夕卜徑8mm，高度10mm，多孔支架由體心立方單元堆積而成，其拓?fù)鋯卧叽绱笮?250μηι、支柱直徑200μπι;再將模型導(dǎo)入SLM裝備進(jìn)行切片處理;采用Co-Cr合金粉末，設(shè)置工藝參數(shù)為激光功率220W，掃描間距70μπι，掃描速度300mm/s，鋪粉層厚20μπι，成形Co-Cr多孔支架。
[0049]實(shí)施例2:
[0050]將家蠶蠶繭加入到0.02Μ碳酸鈉溶液中，煮沸20分鐘，再用超純水沖洗;其次將提取出的絲素蛋白干燥后，加入9.3Μ溴化鋰溶液中60°C水浴溶解4小時(shí);接著將制得的溶液倒入透析帶，在4°C超純水中透析72小時(shí)；最后將溶液在4°C下的1500rpm轉(zhuǎn)速下離心40分鐘，去除不溶性部分，最后稀釋成濃度為20mg/mL的絲素蛋白溶液。將慶大霉素配置成濃度為lmg/mL的溶液，加入至絲素蛋白溶液，制備成絲素蛋白/慶大霉素混合溶液。
[0051 ] 實(shí)施例3:
[0052]將實(shí)施例1中Co-Cr多孔支架按丙酮、乙醇和超純水的順序超聲清洗，每種溶劑20分鐘，用超純水沖洗;其次將清洗后的多孔支架浸泡于實(shí)施例2中的絲素蛋白/慶大霉素混合溶液中，超聲I分鐘;然后將與鈷鉻多孔支架平行的鉑電極置于絲素蛋白/慶大霉素的混合溶液中，多孔支架作為陽極，鉑電極作為陰極，兩電極相距5cm，分別連接陽極與陰極至直流穩(wěn)壓電源上；最后設(shè)置電沉積的電壓為20V、時(shí)間為lmin，進(jìn)行通電；電沉積后，斷開電極與電源，將多孔支架移出溶液，室溫下風(fēng)干干燥過夜。
[0053]將實(shí)施例1所得的Co-Cr多孔支架，以及實(shí)施例3所得的沉積有抗菌涂層的多孔支架采用掃描電子顯微鏡(SEM)、顯微CT(Micro-CT)、免疫熒光進(jìn)行表征，結(jié)果如圖2-圖5所不O
[0054]圖2顯示了有涂層(a21)和無涂層(a22)的多孔支架表面SEM形貌，從圖2可以看出，以Co-Cr合金粉末為原料，采用SLM成形得到的多孔支架，支架表面粗糙(a22)，以絲素蛋白/慶大霉素作為沉積液，電沉積后涂層的多孔支架表面的拓?fù)湫螒B(tài)有所改變，涂層均勻構(gòu)建在多孔支架表面(a21)。
[0055]圖3顯示了有涂層的多孔支架局部拓?fù)鋯卧膍icro-CT形貌圖，從圖3可以看出，通過局部單元的三維重建，不僅可以清晰觀察到附有涂層的多孔支架的一個(gè)局部單元表面整體三維拓?fù)湫螒B(tài)(d21)，還可以觀察涂層截面單獨(dú)的三維拓?fù)湫螒B(tài)(d22)，支柱表面被涂層均勻連續(xù)完整包裹(d23)。
[0056]圖4顯示了有涂層(SG)和無涂層(CO)的多孔支架的細(xì)胞粘附和鋪展(A)及細(xì)胞增殖(B)圖，從圖4可以看出，24h內(nèi)，從活細(xì)胞染色(B(Bl)bll-bl2)可以發(fā)現(xiàn)細(xì)胞數(shù)量沒有明顯差異，但是從免疫熒光(A(Al)all-al2)看出有涂層的多孔假體表面的細(xì)胞黏附和鋪展要明顯好一些，而且其細(xì)胞間有更多的偽足(A(Al)a21，斜箭頭)和細(xì)胞間連接(A(Al)a21，水平箭頭)；第3天免疫熒光的結(jié)果(A(Al)al3-al4)可以看到有涂層的多孔假體表面的細(xì)胞黏附和鋪展也要明顯好一些;第7天從活細(xì)胞染色(B(Bl)bl5-bl6)發(fā)現(xiàn)有涂層的多孔假體表面細(xì)胞增殖明顯優(yōu)于無涂層的多孔假體。
[0057]圖5顯示了有涂層(SG)和無涂層(CO)的多孔支架在體外持續(xù)污染環(huán)境里一周內(nèi)粘附的活細(xì)菌熒光圖，從圖5可以看出，24h、第5天和第7天的多孔支架表面黏附的CTC活細(xì)菌熒光驗(yàn)證了涂層具有良好的抑菌性，5天以內(nèi)附有涂層假體表面幾乎沒有細(xì)菌，直到第7天才開始出現(xiàn)少量細(xì)菌生長;而CO組，細(xì)菌抑制在增加，7天時(shí)，支柱表面已經(jīng)長滿細(xì)菌。由此，證明構(gòu)建了絲素蛋白和慶大霉素涂層的多孔支架具備優(yōu)良的抗菌載藥功能。
[0058]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架，其特征在于，所述多孔支架包括支架本體和抗菌涂層，其中: 所述支架本體采用SLM技術(shù)3D打印成形，其由體心立方單元堆積而成，所述體心立方單元包括一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)、八個(gè)頂點(diǎn)和八根支柱，所述八根支柱分別從所述中心節(jié)點(diǎn)向八個(gè)頂點(diǎn)呈放射狀延伸； 所述抗菌涂層采用電沉積技術(shù)沉積在所述支架本體表面，其為絲素蛋白/慶大霉素復(fù)合涂層，以提高支架的表面生物相容性，實(shí)現(xiàn)抗菌載藥的功能。2.如權(quán)利要求1所述的具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架，其特征在于，所述絲素蛋白原料為家蠶蠶繭。3.如權(quán)利要求1或2所述的具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架，其特征在于，所述支架本體為3D打印的鈷基合金多孔支架，優(yōu)選為Co-Cr合金多孔支架，其外形為類圓柱體，外徑8mm、高度10mm、孔隙率86%。4.一種具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 1)通過計(jì)算機(jī)建模軟件建立多孔支架的三維模型，然后導(dǎo)入SLM設(shè)備中進(jìn)行切片處理； 2)準(zhǔn)備金屬粉末，確定優(yōu)化的工藝參數(shù)成形多孔支架； 3)制備絲素蛋白/慶大霉素混合溶液； 4)在多孔支架表面電沉積抗菌涂層: 首先，將制備的多孔支架進(jìn)行超聲清洗后，浸泡于絲素蛋白/慶大霉素混合溶液中超聲I分鐘;然后，將與多孔支架平行的鉑電極置于絲素蛋白/慶大霉素混合溶液中；最后，設(shè)置電沉積的電壓和通電時(shí)間，進(jìn)行通電沉積； 5)電沉積后，斷開電極與電源，將多孔支架移出溶液，室溫下風(fēng)干干燥過夜，獲得所需的多孔支架。5.如權(quán)利要求4所述的具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述的工藝參數(shù)為:激光功率180W-300W，激光光斑直徑0.05mm-0.1mm，掃描間距50μηι-70μηι，掃描速度 200mm/s-400mm/s，鋪粉層厚 20μηι-30μηι。6.如權(quán)利要求5所述的具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架的制備方法，其特征在于，所述絲素蛋白/慶大霉素混合溶液采用如下方式制備:首先，將家蠶蠶繭加入到0.02Μ碳酸鈉溶液中，煮沸20分鐘，再用超純水沖洗;其次，提取出絲素蛋白干燥后，加入到9.3Μ溴化鋰溶液中60 0C水浴溶解4小時(shí);接著，將制得的溶液倒入透析帶，在4 °C超純水中透析72小時(shí)；再次，將溶液在4°C的1500rpm轉(zhuǎn)速下離心40分鐘，去除不溶性部分，將其稀釋成濃度為20mg/mL的絲素蛋白溶液;最后，將慶大霉素配置成濃度為lmg/mL的溶液，加入至絲素蛋白溶液中以制備獲得絲素蛋白/慶大霉素混合溶液。7.如權(quán)利要求6所述的具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架的制備方法，其特征在于，步驟4)中多孔支架在混合溶液中作為陽極，鉑電極作為陰極，兩電極相距5cm，兩電極間施加5V-80V的電壓，通電15s-4min。8.如權(quán)利要求7所述的具有抗菌功能涂層的3D打印多孔支架的制備方法，其特征在于，步驟4)中所述超聲清洗的具體過程如下:按丙酮、乙醇和超純水的順序分別超聲清洗20分鐘，然后用超純水沖洗。
【文檔編號(hào)】A61L27/28GK105903084SQ201610234454
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】魏青松, 韓昌駿, 程峴, 王倩, 陳莉莉, 史玉升, 周燕
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)