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CN114191617B - 一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体及其制备方法 - Google Patents

一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体及其制备方法 Download PDF

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CN114191617B CN202111340473.2A CN202111340473A CN114191617B CN 114191617 B CN114191617 B CN 114191617B CN 202111340473 A CN202111340473 A CN 202111340473A CN 114191617 B CN114191617 B CN 114191617B
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Abstract

本发明公开了一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体及其制备方法。所述植入体包括载药区和实体区，所述实体区包括第一聚醚醚酮基底，所述载药区包括第二聚醚醚酮基底、载药媒介和通过该载药媒介负载于第二聚醚醚酮基底上的药物或活性因子；所述第二聚醚醚酮基底具有小于等于10μm的互相连通的凹孔，所述第一聚醚醚酮基底的强度满足使所述植入体在使用期间保持原有结构；所述第一聚醚醚酮基底和所述第二聚醚醚酮基底通过激光选区烧结打印得到。利用不用的孔隙率对药物或活性因子的缓释速率和时间进行调控，解决了现有表面涂层载药技术涂层易脱落、缓释时间过快以及常规造孔技术孔隙率不可控、引入有害基团等的技术问题。

Description

一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体及其制备方法
技术领域
本发明属于生物医用材料领域，更具体地，涉及一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体及其制备方法。
背景技术
目前，随着社会经济的发展和人口老龄化的加剧，骨缺损的发病率急剧增加，临床治疗过程中对于骨缺损植入支架的需求也在不断上升，其材料及其制备方法一直是生物材料领域的热门方向之一。
聚醚醚酮(Poly-ether-ether-ketone，PEEK)是一种具有良好生物相容性、化学稳定性、优良力学性能、可以用于高温蒸汽和伽马辐射消毒、X光可透过性的聚合物材料。因此医用级聚醚醚酮材料在近年来获得了广泛的临床应用。PEEK材料可通过激光选区烧结(SLS)增材制造技术打印成形个性化植入物，在骨缺损植入多孔支架领域具有广阔的应用前景。虽然拥有优异的生物相容性，但PEEK属于生物惰性材料，并且具有疏水性，移植进人体后不易与细胞结合，容易导致细胞纤维化，不利于成骨的进行。并且在临床上，人体成骨的微环境比较复杂，常常会涉及抗菌、抗癌、免疫等方面的影响。目前通常在聚醚醚酮植入体表面通过涂层的方法进行生物改性以满足不同的临床需求。但表面涂层的方法存在涂层易脱落以及缓释速率过快不能进行持续治疗的难题。目前开始研究对支架进行造孔后载药来赋予支架生物活性、抗菌性、免疫调控等生物性能。
为此，现有技术中已经对其提出一些解决方案。1)造孔剂法(例如CN110876817A中公开了一种多孔PEEK仿生骨修复材料和具有多层结构的PEEK仿生骨制件及其制备方法)，即通过加入发泡剂来造孔，这种方法虽然简单，并且在一定程度上控制孔隙率大小，但是不适用于激光选区烧结技术；2)表面物理打孔(例如CN106178105B中公开了一种表面多孔的医用聚醚醚酮及其制备方法和应用)，即通过直接铸造、机械加工、激光打孔、激光刻蚀、等离子打孔等方法对支架的表面进行打孔然后根据需要载药，但是这种方法不能够制备内部中空的孔，药物容易脱落，并且激光或者等离子会导致聚醚醚酮变形而产生细胞毒性，影响治疗效果；3)磺化法造孔(例如CN112618791A中公开了聚醚醚酮三维多孔化并修饰聚多巴胺/庆大霉素用于植入物抗菌、抗炎及促进骨整合)，即通过把聚醚醚酮泡入浓硫酸里进行磺化反应造孔，这种方式造的孔都是一些浅层不规则的孔，载药后易脱落，需要借助聚多巴胺等物质进行辅助载药，并且磺化以后会引入一些对细胞生长有害的基团。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体及其制备方法，其目的在于利用激光选区烧结打印得到载药区和实体区的基底，利用不用的孔隙率对药物或活性因子的缓释速率和时间进行调控，由此解决现有表面涂层载药技术涂层易脱落、缓释时间过快以及造孔技术孔隙率不可控、引入有害基团等的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体，所述植入体包括载药区和实体区，所述实体区包括第一聚醚醚酮基底，所述载药区包括第二聚醚醚酮基底、载药媒介和通过该载药媒介负载于第二聚醚醚酮基底上的药物或活性因子；所述第二聚醚醚酮基底具有小于等于10μm的互相连通的凹孔，所述第一聚醚醚酮基底的强度满足使所述植入体在使用期间保持原有结构；所述第一聚醚醚酮基底和所述第二聚醚醚酮基底通过激光选区烧结打印得到。
优选地，所述第一聚醚醚酮基底占整个植入体的体积分数为40～95％，所述第二聚醚醚酮基底占整个植入体的体积分数为5～60％；所述第一聚醚醚酮基底的孔隙率为1～10％，所述第二聚醚醚酮基底的孔隙率为20～50％；所述载药区所受应力不超过整个植入体所受最大应力的60％。
优选地，所述药物或活性因子的载药容量通过所述第二聚醚醚酮基底的孔隙率进行调控，所述药物或活性因子的缓释速率和时间通过所述第二聚醚醚酮基底的孔隙率进行调控，药物或活性因子的缓释时间与孔隙率成正比。优选地，所述载药区设置在所述实体区内且部分裸露，或者，所述载药区设置在所述实体区外表面上以及设置在所述实体区内且部分裸露。
优选地，所述聚醚醚酮为粒径为10～100μm的粉末，安息角小于等于53°；所述载药媒介为聚多巴胺或者羧甲基壳聚糖；
所述药物或活性因子为成骨活性因子、抗菌活性因子、抗癌活性因子或免疫活性因子；所述成骨活性因子为纳米或亚微米羟基磷灰石、纳米或亚微米β-TCP、纳米或亚微米生物活性玻璃、纳米或亚微米级硅酸钙、纳米或亚微米级β-氮化硅中的一种或多种；所述抗菌活性因子为Ag离子、Cu离子、链霉素、红霉素、HBD-3、MBD-14、纳米或亚微米级β-氮化硅中的一种或多种；所述抗癌活性因子为Sr离子或光热转换因子；所述免疫活性因子为Sr离子或IL-4；优选地，所述光热转换因子为纳米金、纳米四氧化三铁或、氧化石墨烯。
按照本发明的另一个方面，提供了一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体的制备方法，包括下列步骤：
(1)将聚醚醚酮粉末进行热处理，获取待植入体模型，划分实体区和载药区；
(2)对所述模型进行Z轴划分，利用两个激光器分别扫描每一层的实体区和载药区，直至完成激光选区烧结打印；
(3)将打印件进行喷砂或喷气处理、超声清洗后，将打印件放入溶解有药物或活性因子和载药媒介的缓冲溶液，在负压条件下搅拌，使药物或活性因子通过载药媒介负载于植入体上，取出后清洗、烘干，得到所述植入体。
优选地，激光器对实体区进行扫描时，激光能量密度为0.055～0.0875J/mm2，激光器对载药区进行扫描时，激光能量密度为0.025～0.05J/mm2。
优选地，实体区的孔隙率为1～10％，载药区的孔隙率为20～50％，喷砂处理用于对载药区孔隙率不高于40％的植入体进行处理，喷气处理用于对载药区孔隙率为40～50％的植入体进行处理；喷砂处理的压强为0.30～0.45MPa，用于喷砂处理的氧化铝砂粒的平均粒径为250μm；喷气处理的压强为0.5～1MPa；所述超声处理为在50W，50Hz的条件下超声1～2h。
优选地，所述缓冲溶液为Tris盐酸缓冲溶液，所述载药媒介在缓冲溶剂中的浓度为1～3mg/mL，活性因子的浓度为5～25mmol/L；所述在负压条件下搅拌具体为在≤0.1MPa的条件下搅拌12～24h；所述烘干的条件为50℃下，烘干8-12h。
优选地，所述将聚醚醚酮粉末进行热处理，具体为：将聚醚醚酮粉末放入烘箱中在250～290℃的条件下，在惰性气氛中保存6～10h。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，至少能够取得下列有益效果。
(1)本发明中载药区载药的原理是聚醚醚酮粉末未完全烧结而留下的小于等于10μm的互相连通的凹孔作为容纳活性因子的区域。通过控制载药区的孔隙率来控制活性因子的载药容量和缓释速率和时间，而载药区的孔隙率可以通过调控激光选区烧结的打印参数来调控。同时，本发明通过对植入体进行分区的方式，使植入体的不同区域分工明确，在拥有载药能力的同时，也能保证力学性能。克服了现有表面涂层载药技术涂层易脱落、缓释时间过快以及造孔技术孔隙率不可控、引入有害基团等技术问题。
(2)相比于熔融沉积成型增材制造技术，本发明采用激光选区烧结增材制造技术成形聚醚醚酮，具有更好的层间结合与打印精度，力学性能较高，且聚醚醚酮的弹性模量和人骨接近，不会出现应力屏蔽效应，并且生物相容性好。并且该方法简便易操作并且有很好的可控性。
(3)本发明中优选采用载药区的孔隙率为20～50％，孔隙率小于20％则不能出现可连通的凹孔，载药量有限且由于都在样品的表面，活性因子只能附着在表面的开孔处，缓释速度很快；而孔隙率大于50％，样品的力学性能很低，容易坍塌。
附图说明
图1是本发明提供的药物缓释可控的聚醚醚酮植入体的制备流程图；
图2是本发明中孔隙率为49.2％的聚醚醚酮的截面图；
图3中(a)是本发明实施例中人工椎体模型的正视图，图3中(b)是本发明实施例中人工椎体模型图的左视图，图3中(c)是本发明实施例中人工椎体模型图的俯视图，图3中(d)是本发明实施例中人工椎体模型的三维立体图；
图4中(a)是本发明实施例中人工椎体模型整体图，图4中(b)是本发明实施例中人工椎体模型的实体区，图4中(c)是本发明实施例中人工椎体模型的载药区；
图5是实施例中人工椎体在打印高度为1mm时的扫描截面；
图6是实施例中人工椎体在打印高度为5mm时的扫描截面；
图7中(a)是本发明实施例中中腰椎椎间融合器模型正视图，图7中(b)是本发明实施例中腰椎椎间融合器模型的左视图，图7中(c)是本发明实施例中腰椎椎间融合器模型图的俯视图，图7中(d)是本发明实施例中腰椎椎间融合器模型的三维立体图；
图8(a)是本发明实施例中腰椎椎间融合器模型整体图，图8中(b)是本发明实施例中腰椎椎间融合器模型的实体区，图8中(c)是本发明实施例中腰椎椎间融合器模型的载药区。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
聚醚醚酮是一种具有良好生物性能的聚合物材料，其因具有优异的生物相容性，更接近人体骨的弹性模量，植入后可显影性以及化学稳定性已经广泛地应用在临床骨缺损修复中。但聚醚醚酮本身是不具有生物活性的，所以植入后不容易与细胞结合，容易导致细胞纤维化，不利于成骨的进行。并且根据治疗目的的不同和植入后复杂的微环境，往往会涉及一些抗菌、抗癌、免疫方面的需求。目前通常采用的方法是在植入物表面进行涂层然后载药，但是目前涂层载药的方法有如下两个问题：1)涂层容易脱落；2)活性因子缓释时间很快且不可控。为此，目前又有一些研究通过造孔来提高活性因子的缓释时间和载药容量。但是目前的造孔方法存在如下问题：1)不能控制孔隙率；2)造孔方式可能会引入有害基团而造成细胞毒性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体，植入体包括载药区和实体区，所述实体区包括第一聚醚醚酮基底，所述载药区包括第二聚醚醚酮基底、载药媒介和通过该载药媒介负载于第二聚醚醚酮基底上的药物或活性因子；所述第二聚醚醚酮基底具有小于等于10μm的互相连通的凹孔，所述第一聚醚醚酮基底的强度满足使所述植入体在使用期间保持原有结构；所述第一聚醚醚酮基底和所述第二聚醚醚酮基底通过激光选区烧结打印得到。
载药区载药的原理是聚醚醚酮粉末未完全烧结而留下的小于等于10μm的互相连通的凹孔作为容纳活性因子的区域。通过控制载药区的孔隙率来控制活性因子的载药容量和缓释速率，而载药区的孔隙率可以通过调控激光选区烧结的打印参数来调控。
一些优选实施例中，第一聚醚醚酮基底的孔隙率为1～10％，所述第二聚醚醚酮基底的孔隙率为20～50％；所述实体区为所述植入体所受最大的应力的60-100％的区域，所述载药区为所述植入体所受最大的应力的0-60％的区域。所述药物或活性因子的载药容量通过所述第二聚醚醚酮基底的孔隙率进行调控，所述药物或活性因子的缓释速率和时间通过所述第二聚醚醚酮基底的孔隙率进行调控。所述载药区设置在所述实体区内且部分裸露，或者，所述载药区设置在所述实体区外表面上以及设置在所述实体区内且部分裸露。
一些优选实施例中，所用的聚醚醚酮为医用级的粉末材料，粉末的粒径为10～100μm，流动性要求良好，安息角小于等于53°。
一些优选实施例中，所述的载药活性因子可以是用于成骨、抗菌、抗癌或免疫。成骨活性因子可以是纳米或亚微米羟基磷灰石，纳米或亚微米β-TCP，纳米或亚微米生物活性玻璃，纳米或亚微米级硅酸钙，纳米或亚微米级β-氮化硅中的一种或多种。抗菌活性因子可以是Ag离子、Cu离子、链霉素、红霉素、HBD-3、MBD-14、纳米或亚微米级β-氮化硅中的一种或多种。抗癌活性因子可以是Sr离子或光热转换因子(纳米金、纳米四氧化三铁、氧化石墨烯)。免疫活性因子可以是Sr离子或IL-4。
一些优选实施例中，载药区第一聚醚醚酮基底的孔隙率为20～50％；实体区第二聚醚醚酮基底的孔隙率为1～10％。载药区孔隙率低于20％，无法形成连通的凹孔，活性因子只能附着在表面的开孔处；载药区孔隙率高于50％，则结构过于脆弱，容易崩塌。示例性地，请参见图2，其示出了孔隙率为49.2％的聚醚醚酮的截面图。载药区应为植入后受到应力较小的区域。所述第一聚醚醚酮基底占整个植入体的体积分数为40～95％，所述第二聚醚醚酮基底占整个植入体的体积分数为5～60％；所述载药区所受最大应力不能超过所述植入体所受最大的应力的60％。
本发明还提供了一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体的制备方法，如图1所示，包括了如下步骤：
(1)选取医用级聚醚醚酮，进行热处理增加粉末球形度。
(2)获取待植入体模型，并划分实体区域和载药区域。
(3)对所述模型进行Z轴划分，层厚设定为0.1mm，根据步骤(2)划分的区域，把每层分为实体扫描区域与载药扫描区域，设定激光器1扫描实体扫描区域，激光器2扫描载药扫描区域，并设定好相应参数。然后开启设备，进行激光选区烧结打印。打印完成后，保温2h，然后关掉机器缓慢降温。
(4)对打印的植入体进行喷砂或喷气处理，清理植入体表面的粘粉，然后进行超声处理。
(5)把药物或活性因子和载药媒介溶解至Tris盐酸缓冲溶液中搅拌1h，然后把聚醚醚酮植入体放入溶液中在负压条件下搅拌12～24h，取出后用清水冲洗，然后烘干即得到载药聚醚醚酮植入体。
一些实施例中，所述热处理方式为把医用聚醚醚酮粉末放入烘箱中在250～290℃的条件下，在惰性气氛中保存6～10h。
一些实施例中，步骤(2)中划分实体区域和载药区域具体为：根据植入后植入体所处的位置，数值模拟出植入体各个部位的受力情况，主要受力区域作为实体区域，非主要受力区可以作为载药区域。主要受力区域是指：植入体所受最大的应力的60～100％；非主要受力区域是指：植入体所受最大应力的0～60％。
一些实施例中，步骤(3)中实体扫描区域的激光能量密度(ED)为0.055～0.0875J/mm2，载药扫描区域的激光能量密度为0.025～0.05J/mm2。
Figure BDA0003351786500000081
其中，ED:激光能量密度；P:激光填充功率；v：激光填充速率；s：扫描间距；P,v,s均为打印基本参数。
本发明中，激光选区烧结打印时可以使用EOS RP Tools\BuildStar\Hust3DP等软件实施。
一些实施例中，步骤(3)中的设定好相应参数为：预热温度为310～330℃，激光填充功率为5～35W，激光填充速率为1000～5000mm/s，扫描间距为0.2mm，铺粉层厚(h)为0.1～0.2mm。
本发明中，聚醚醚酮激光选区烧结样品的孔隙率和激光能量密度存在以下关系：1)在0.025～0.0675J/mm2的范围内，激光能量密度越大，孔隙率越小；2)在0.0675～0.0875J/mm2的范围内，激光能量密度越大，孔隙率越大；3)当激光能量密度保持一致时，打印参数的变化对孔隙率的影响不大。
具体如表1所示：
表1激光能量密度和样品孔隙率的关系
Figure BDA0003351786500000091
除上述研究结果外，当激光能量密度超过0.0875J/mm2，打印时聚醚醚酮粉末出现降解。
一些实施例中，步骤(4)中，喷砂处理用于载药区孔隙率不高于40％的植入体；喷气处理用于载药区孔隙率为40～50％的植入体。喷砂处理的压强为0.30～0.45MPa，用于喷砂工艺的砂粒的平均粒径为250μm；喷气处理的压强为0.5～1MPa。
一些实施例中，步骤(4)中超声处理的功率为50W，50Hz的条件下超声1～2h。
一些实施例中，步骤(5)中载药媒介在溶剂中的浓度为1～3mg/mL，其中，聚多巴胺的浓度优选为2～3mg/mL，羧甲基壳聚糖的浓度优选为1～2.5mg/mL，活性因子的浓度为5～25mmol/L。
一些实施例中，步骤(5)中负压小于等于0.1MPa。
一些实施例中，步骤(5)中搅拌速度为50～150rpm/min
一些实施例中，步骤(5)中烘干的条件为50℃下，烘干8～12h。
下面以聚多巴胺为载药媒介，Sr离子为活性因子为例，说明不同孔隙率对缓释速率的影响，参见表2，样品为5mm×5mm×5mm的聚醚醚酮小方块(聚多巴胺浓度为3mg/mL，Sr离子的浓度为20mmol/L)。
表2孔隙率对药物缓释时间的影响
样品序号 孔隙率 缓释时间
1 11.2％ 1d
2 15.2％ 2d
3 20.1％ 14d
4 25.4％ 20d
5 31.2％ 26d
6 35.4％ 31d
7 41.5％ 36d
8 45.5％ 42d
9 49.6％ 50d
以下以5个实施例来对本发明进行更详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体的制备方法，参见图1，具体地：
(1)选取粒径为30-70μm的医用级聚醚醚酮粉末2kg，把其放入烘箱中在290℃下在氩气环境中热处理6h。
(2)本实施例植入体为颈椎部植入人工椎体，根据数值模拟后的受力情况，把整个椎体分为载药区和实体区,如图4中(a)-(c)所示，在“Magics”软件上导出为STL格式文件。
(3)在激光选区烧结设备中处理导入的STL文件，进行Z轴划分。把每层设定为0.1mm，根据步骤(2)划分的区域，把每层分为实体扫描区域与载药扫描区域，设定激光器1扫描实体扫描区域，激光器2扫描载药扫描区域，如图5、6所示。两个激光器的参数如表3所示：
表3实施例1激光器参数设定
Figure BDA0003351786500000111
由表1可知，实体区的孔隙率为3％左右；载药区的孔隙率为50％左右。设定好参数后，把聚醚醚酮粉末装入激光选区烧结设备中，预热到325℃开始打印。打印完成后，保温2h，然后关掉机器缓慢降温。
(4)对打印好的人工椎体进行喷气处理，喷气处理的压强为0.5MPa。然后再把处理好的样品放入酒精中在50W，50Hz的条件下超声2h。
(5)本实施例中活性因子选择可抗癌的锶离子和可促进成骨的纳米羟基磷灰石，载药媒介选择聚多巴胺。锶离子的浓度为15mmol/L，纳米羟基磷灰石的浓度为20mmol/L，聚多巴胺的浓度为3mg/mL。具体操作为把锶离子，纳米羟基磷灰石，聚多巴胺加入Tris盐酸中搅拌1h，搅拌速度为150rpm/min。然后把打印好的聚醚醚酮人工椎体放入溶液中，在负压为0.05MPa的条件下搅拌24h，搅拌速度为100rpm/min。搅拌完成后，取出载药的人工椎体，用清水冲洗，然后放入烘箱，在50℃的条件下烘干12h。
实施例2
本实施例提供一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体的制备方法，具体地：
(1)选取粒径为30-70μm的医用级聚醚醚酮粉末2kg，把其放入烘箱中在250℃下在氩气环境中热处理10h。
(2)本实施例植入体为颈椎部植入人工椎体，设计人工椎体的形状,如图3中(a)-(d)所示，根据数值模拟后的受力情况，把整个椎体分为载药区和实体区,如图4中(a)-(c)所示，在“Magics”软件上导出为STL格式文件。
(3)在激光选区烧结设备中处理导入的STL文件，进行Z轴划分。把每层设定为0.1mm，根据步骤(2)划分的区域，把每层分为实体扫描区域与载药扫描区域，设定激光器1扫描实体扫描区域，激光器2扫描载药扫描区域，如图5、6所示。两个激光器的参数如表4所示：
表4实施例2激光器参数设定
Figure BDA0003351786500000121
由表1可知，实体区的孔隙率为3％左右；载药区的孔隙率为30％左右。设定好参数后，把聚醚醚酮粉末装入激光选区烧结设备中，预热到320℃开始打印。打印完成后，保温2h，然后关掉机器缓慢降温。
(4)对打印好的人工椎体进行喷砂处理，喷砂处理的压强为0.5MPa。然后再把处理好的样品放入酒精中在50W，50Hz的条件下超声1h。
(5)本实施例中活性因子选择可光热抗癌的纳米金和可促进成骨的纳米生物玻璃，载药媒介选择聚多巴胺。金离子的浓度为5mmol/L，纳米生物玻璃的浓度为25mmol/L，聚多巴胺的浓度为2mg/mL。具体操作为把纳米金，纳米生物玻璃，聚多巴胺加入Tris盐酸中搅拌1h，搅拌速度为150rpm/min。然后把打印好的聚醚醚酮人工椎体放入溶液中，在负压为0.1MPa的条件下搅拌12h，搅拌速度为100rpm/min。搅拌完成后，取出载药的人工椎体，用清水冲洗，然后放入烘箱，在50℃的条件下烘干8h。
实施例3
本实施例提供一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体的制备方法，具体地：
(1)选取粒径为30-70μm的医用级聚醚醚酮粉末2kg，把其放入烘箱中在270℃下在氩气环境中热处理8h。
(2)本实施例植入体为颈椎部植入人工椎体，设计人工椎体的形状,如图3中(a)-(d)所示，根据数值模拟后的受力情况，把整个椎体分为载药区和实体区,如图4中(a)-(c)所示，在“Magics”软件上导出为STL格式文件。
(3)在激光选区烧结设备中处理导入的STL文件，进行Z轴划分。把每层设定为0.1mm，根据步骤(2)划分的区域，把每层分为实体扫描区域与载药扫描区域，设定激光器1扫描实体扫描区域，激光器2扫描载药扫描区域，如图5、6所示。两个激光器的参数如表5所示：
表5实施例3激光器参数设定
Figure BDA0003351786500000131
由表1可知，实体区的孔隙率为3％左右；载药区的孔隙率为30％左右。设定好参数后，把聚醚醚酮粉末装入激光选区烧结设备中，预热到315℃开始打印。打印完成后，保温2h，然后关掉机器缓慢降温。
(4)对打印好的人工椎体进行喷砂处理，喷气处理的压强为0.1MPa。然后再把处理好的样品放入酒精中在50W，50Hz的条件下超声2h。
(5)为了避免植入后可能导致的感染，本实施例中活性因子选择可光热抗癌的氧化石墨烯，可抗菌的Ag离子和可促进成骨的纳米硅酸钙，载药媒介选择聚多巴胺。氧化石墨烯的浓度为5mmol/L，Ag离子的浓度为5mmol/L，纳米硅酸钙的浓度为15mmol/L，聚多巴胺的浓度为3mg/mL。具体操作为把氧化石墨烯，纳米羟基磷灰石，聚多巴胺加入Tris盐酸中搅拌1h，搅拌速度为200rpm/min。然后把打印好的聚醚醚酮人工椎体放入溶液中，在负压为0.05MPa的条件下搅拌24h，搅拌速度为100rpm/min。搅拌完成后，取出载药的人工椎体，用清水冲洗，然后放入烘箱，在50℃的条件下烘干12h。
实施例4
本实施例提供一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体的制备方法，具体地：
(1)选取粒径为30-70μm的医用级聚醚醚酮粉末2kg，把其放入烘箱中在290℃下在氩气环境中热处理6h。
(2)本实施例植入体为腰椎部植入腰椎椎间融合器，设计腰椎椎间融合器的形状，如图7中(a)-(d)所示，根据数值模拟后的受力情况，把整个融合器分为载药区和实体区，如图8中(a)-(c)所示，在“Magics”软件上导出为STL格式文件。
(3)在激光选区烧结设备中处理导入的STL文件，进行Z轴划分。把每层设定为0.1mm，根据步骤(2)划分的区域，把每层分为实体扫描区域与载药扫描区域，设定激光器1扫描实体扫描区域，激光器2扫描载药扫描区域。两个激光器的参数如表6所示：
表6实施例4激光器参数设定
Figure BDA0003351786500000141
由表1可知，实体区的孔隙率为3％左右；载药区的孔隙率为50％左右。设定好参数后，把聚醚醚酮粉末装入激光选区烧结设备中，预热到325℃开始打印。打印完成后，保温2h，然后关掉机器缓慢降温。
(4)对打印好的人工椎体进行喷气处理，喷气处理的压强为0.5MPa。然后再把处理好的样品放入酒精中在50W，50Hz的条件下超声2h。
(5)本实施例中活性因子选择可抗癌的锶离子和可促进成骨的纳米羟基磷灰石，载药媒介选择聚多巴胺。锶离子的浓度为15mmol/L，纳米羟基磷灰石的浓度为20mmol/L，聚多巴胺的浓度为3mg/mL。具体操作为把锶离子，纳米羟基磷灰石，聚多巴胺加入Tris盐酸中搅拌1h，搅拌速度为150rpm/min。然后把打印好的聚醚醚酮人工椎体放入溶液中，在负压为0.05MPa的条件下搅拌24h，搅拌速度为100rpm/min。搅拌完成后，取出载药的人工椎体，用清水冲洗，然后放入烘箱，在50℃的条件下烘干12h。
实施例5
本实施例提供一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体的制备方法，具体地：
(1)选取粒径为30-70μm的医用级聚醚醚酮粉末2kg，把其放入烘箱中在250℃下在氩气环境中热处理10h。
(2)本实施例植入体为腰椎部植入腰椎椎间融合器，设计腰椎椎间融合器的形状，如图7中(a)-(d)所示，根据数值模拟后的受力情况，把整个融合器分为载药区和实体区，如图8中(a)-(c)所示，在“Magics”软件上导出为STL格式文件。
(3)在激光选区烧结设备中处理导入的STL文件，进行Z轴划分。把每层设定为0.2mm，根据步骤(2)划分的区域，把每层分为实体扫描区域与载药扫描区域，设定激光器1扫描实体扫描区域，激光器2扫描载药扫描区域，如图5,6所示。两个激光器的参数如表7所示：
表7实施例5激光器参数设定
Figure BDA0003351786500000151
Figure BDA0003351786500000161
由表1可知，实体区的孔隙率为3％左右；载药区的孔隙率为30％左右。设定好参数后，把聚醚醚酮粉末装入激光选区烧结设备中，预热到320℃开始打印。打印完成后，保温2h，然后关掉机器缓慢降温。
(4)对打印好的人工椎体进行喷砂处理，喷砂处理的压强为0.5MPa。然后再把处理好的样品放入酒精中在50W，50Hz的条件下超声1h。
(5)本实施例中活性因子选择可光热抗癌的纳米金和可促进成骨的纳米生物玻璃，载药媒介选择聚多巴胺。金离子的浓度为5mmol/L，纳米生物玻璃的浓度为25mmol/L，聚多巴胺的浓度为2mg/mL。具体操作为把纳米金，纳米生物玻璃，聚多巴胺加入Tris盐酸中搅拌1h，搅拌速度为150rpm/min。然后把打印好的聚醚醚酮人工椎体放入溶液中，在负压为0.1MPa的条件下搅拌12h，搅拌速度为100rpm/min。搅拌完成后，取出载药的人工椎体，用清水冲洗，然后放入烘箱，在50℃的条件下烘干8h。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种药物缓释可控的聚醚醚酮植入体的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）将聚醚醚酮粉末进行热处理，获取待植入体模型，划分实体区和载药区；
（2）对所述模型进行Z轴划分，利用两个激光器分别扫描每一层的实体区和载药区，直至完成激光选区烧结打印；
（3）将打印件进行喷砂或喷气处理、超声清洗后，将打印件放入溶解有药物或活性因子和载药媒介的缓冲溶液，在负压条件下搅拌，使药物或活性因子通过载药媒介负载于植入体上，取出后清洗、烘干，得到所述植入体；
其中，所述实体区包括第一聚醚醚酮基底，所述载药区包括第二聚醚醚酮基底、载药媒介和通过该载药媒介负载于第二聚醚醚酮基底上的药物或活性因子；
所述第二聚醚醚酮基底具有小于等于10 μm的互相连通的凹孔，所述第一聚醚醚酮基底的强度满足使所述植入体在使用期间保持原有结构；所述第一聚醚醚酮基底和所述第二聚醚醚酮基底通过激光选区烧结打印得到；所述第一聚醚醚酮基底的孔隙率为1~10%，所述第二聚醚醚酮基底的孔隙率为20~50%；激光器对实体区进行扫描时，激光能量密度为0.055~0.0875 J/mm2，激光器对载药区进行扫描时，激光能量密度为0.025~0.05 J/mm2。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一聚醚醚酮基底占整个植入体的体积分数为40~95%，所述第二聚醚醚酮基底占整个植入体的体积分数为5~60%；所述载药区所受应力不超过整个植入体所受最大应力的60%。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述药物或活性因子的载药容量通过所述第二聚醚醚酮基底的孔隙率进行调控，所述药物或活性因子的缓释速率和时间通过所述第二聚醚醚酮基底的孔隙率进行调控。
4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述载药区设置在所述实体区内且部分裸露，或者，所述载药区设置在所述实体区外表面上以及设置在所述实体区内且部分裸露。
5. 如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述聚醚醚酮为粒径为10~100 μm的粉末，安息角小于等于53°；所述载药媒介为聚多巴胺或者羧甲基壳聚糖；
所述活性因子为成骨活性因子、抗菌活性因子、抗癌活性因子或免疫活性因子；所述成骨活性因子为纳米或亚微米羟基磷灰石、纳米或亚微米β-TCP、纳米或亚微米生物活性玻璃、纳米或亚微米级硅酸钙、纳米或亚微米级β-氮化硅中的一种或多种；所述抗菌活性因子为Ag离子、Cu离子、链霉素、红霉素、HBD-3、MBD-14、纳米或亚微米级β-氮化硅中的一种或多种；所述抗癌活性因子为Sr离子或光热转换因子；所述免疫活性因子为Sr离子或IL-4；所述光热转换因子为纳米金、纳米四氧化三铁或氧化石墨烯。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，喷砂处理用于对载药区孔隙率不高于40%的植入体进行处理，喷气处理用于对载药区孔隙率为40~50%的植入体进行处理；喷砂处理的压强为0.30~0.45 MPa，用于喷砂处理的氧化铝砂粒的平均粒径为250 μm；喷气处理的压强为0.5~1 MPa；所述超声处理为在50 W，50 Hz的条件下超声1~2 h。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓冲溶液为Tris盐酸缓冲溶液，所述载药媒介在缓冲溶剂中的浓度为1~3 mg/mL，活性因子的浓度为5~25 mmol/L；所述在负压条件下搅拌具体为在≤0.1 MPa的条件下搅拌12~24h；所述烘干的条件为50 ℃下，烘干8-12 h。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将聚醚醚酮粉末进行热处理，具体为：将聚醚醚酮粉末放入烘箱中在250~290 ℃的条件下，在惰性气氛中保存6~10 h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114904048B (zh) * 2022-06-28 2022-11-25 清华大学 聚醚醚酮基底复合材料及其制备方法和应用
CN115671386B (zh) * 2022-10-27 2024-03-19 华中科技大学 一种一体修复软骨及下骨的聚醚醚酮支架及其制作方法
CN115970054B (zh) * 2023-01-06 2024-06-04 天津市天津医院 负载氮化硅的3d打印多孔骨支架及其制备方法和应用

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10055465A1 (de) * 2000-11-09 2002-05-23 Blz Gmbh Knochenersatzwerkstoff und Verfahren zur Herstellung eines Knochenersatz-Implantats
FR3006316B1 (fr) * 2013-05-30 2015-05-29 Arkema France Composition de poudres de polyarylene-ether-cetone-cetone adaptees au frittage laser
US20180296343A1 (en) * 2017-04-18 2018-10-18 Warsaw Orthopedic, Inc. 3-d printing of porous implants
CN107822752A (zh) * 2017-10-25 2018-03-23 中国人民解放军总医院 药物洗脱支架及其制备方法
CN108213424A (zh) * 2017-12-29 2018-06-29 广东汉邦激光科技有限公司 生物植入体的3d打印装置及打印方法
CN108606860B (zh) * 2018-05-22 2021-04-16 广州迈普再生医学科技股份有限公司 一种个性化的3d打印椎间融合器及其制备方法
CN109621001A (zh) * 2018-12-30 2019-04-16 山东百多安医疗器械有限公司 一种聚醚醚酮牙槽骨修复材料及个性化制作方法
CN110063820B (zh) * 2019-06-03 2023-10-27 华中科技大学同济医学院附属协和医院 具有界面骨长入活性的3d打印椎间融合器及其制备方法
CN110680958B (zh) * 2019-09-11 2021-01-19 西安交通大学 一种3d打印聚醚醚酮骨组织共生多孔骨骼替代物及其方法
CN112276109B (zh) * 2020-09-10 2021-12-17 华中科技大学 一种聚醚醚酮亲生物金属多孔骨植入体的成形方法及产品
CN113499486B (zh) * 2021-06-18 2022-04-26 华中科技大学 一种聚醚醚酮光热抗癌支架及其制作方法

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