CN117205378A - 一种贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板及其制备方法和抗感染应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物仿生、高分子聚合物、水凝胶材料等技术领域，具体涉及一种多孔表面骨折内固定板的制备方法，将所述庆大霉素‑壳聚糖‑乙酸混合溶液置于空气压缩机中，对3D打印的骨折内固定板的多孔表面进行喷涂，完成后，再用所述氯化钙‑胶原蛋白混合溶液进行喷涂，然后先后浸泡于氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液中，再冷冻干燥，得到本发明贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板。本发明所得骨折内固定板的生物相容性良好、性能稳定、力学性能接近自然骨且能够实现药物负载用以局部预防骨折感染。

Description

一种贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板及其制备方法和抗感 染应用

技术领域

本发明涉及生物仿生、高分子聚合物、水凝胶材料等技术领域，是一种跨领域的技术结合，具体涉及一种多孔表面骨折内固定板及其制备方法和抗感染应用。

背景技术

随着独居人口的不断增加和社会压力的不断加深，人们越来越需要生活的陪伴和心灵的慰藉，宠物已经成为很多人不可或缺的家庭成员。《2021年中国宠物行业白皮书》显示，我国宠物消费市场规模达到2490亿元，中国城镇家庭养育宠物猫的数量已达到5806万只，宠物犬的数量为5429万只，消费潜力相当可观。据《2022中国宠物医疗行业白皮书》的数据，我国宠物医疗市场规模约为675亿元，约占整个宠物产业的22.5%，宠物医疗占比呈上升趋势。不论是宠物的饲养还是宠物医疗市场的发展，在未来的规模将会越来越大。

当今，主要以养宠物狗和宠物猫为主，而宠物狗和宠物猫天性好动，喜欢奔跑、跳动，发生骨科疾病的风险尤为突显，而骨折更是一个十分困扰的问题。骨折感染是细菌感染导致的一个具有挑战性的并发症。外科治疗通常是不可避免的，尤其是慢性/迟发性感染。细菌感染是全世界骨科和创伤手术中一种严重的医疗并发症。金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌是骨科感染中最常见的病原体。闭合性骨折的骨折感染率在5%至10%之间，开放性骨折的感染率甚至高达30%。这些感染很难治疗，因为生物膜中的固性细菌能够逃避免疫反应和抗生素治疗。植入物的相关感染主要通过皮肤防腐剂和全身抗生素预防来预防。尽管感染率有所降低，但由于骨中抗生素浓度有限，系统性抗生素预防无法在医疗器械周围的组织中提供足够的保护。

目前，骨折内固定常使用钢板、不锈钢板、钛合金板等金属材质的材料为主，因其来源广泛，价格低，强度高而受到青睐，但由于金属固定板可塑性差，又反过来限制了其应用。同时，金属固定板很难实现药物负载，会存在体内排斥的可能性，且辐射透过性差，更会受天气等其他因素的影响。在骨折感染的治疗问题上，现行一般使用全身抗生素治疗和预防为主，抗生素使用剂量大，生物利用度不高，毒性作用较强。故此，很需要一种生物相容性良好、性能稳定、力学性能接近自然骨且能够实现药物负载用以局部预防骨折感染的内固定板来满足医疗发展的需求。

中国专利（专利号：CN201711464175.8）公开了一种长链碳纤维PEEK外包裹热成型骨固定板及成型方法，其特征为，碳纤维丝内芯和PEEK预浸层包裹为一体并形成碳纤维丝，沿径向和纬向编织成碳纤维布，每层碳纤维布之间相互叠加并套接在模具内槽，通过加压、加温形成骨固定板，此方法制备的骨固定板，制备工艺复杂，碳纤维丝编织方向难以准确控制，制备前需要制作模具，制备模具成本高，模具的单一性不利于骨折内固定板的个性化定制，其用到的是PEEK复合材料与本发明所用的纯PEEK有所不同，实现打印制备的方法更是完全不一样。

中国专利（专利号：CN2202222085934.2）公开了一种抗菌多层复合医用肋骨固定板，其特征为，主体接触板的一侧固定连接有抗菌膜，抗菌膜表面涂满银离子，另一侧固定连接有整体稳定板，整体稳定板内部开设有隔离槽，隔离槽内表面连接有加热板，整体稳定板表面贯穿有螺丝杆；通过膜表面涂满银离子从外到内渗透身体以实现对患处的抗菌消毒，该方法的机理与本发明所介绍的术后体内抗菌消炎的机理不相同，应用的部位也不一样，不具有可比性。

中国专利（专利号：CN201710919239.2）公开了一种个性化3D优化结构内固定板的制作方法，其特征为，利用拓扑优化方法设计满足不同咬合方式下的强度要求而且体积最小化的具有3D形状和优化结构的个性化内固定板，利用金属立体打印SLM对钛合金粉末进行立体打印，得到优化结构内固定板实体；与本发明相比，所采用的金属材料具有辐射不透过性，本发明介绍的聚醚醚酮可辐射透过，对X光成像影响不明显；其采用金属粉末作为基体材料的应用领域与本发明介绍的完全不一样，使用的立体打印SLM工艺也与本发明所介绍的截然不同。

中国专利（专利号：CN201910276629.1）公开了一种促成骨型聚醚醚酮颅颔骨内固定板和制备方法，其特征为，通过注塑成型制备出聚醚醚酮颅颔骨内固定板，对内固定板的表面进行喷砂处理后进行超声波清洗，然后浸泡于模拟体液中，得到最终的促成骨型聚醚醚酮颅颔骨内固定板；首先，其所述的制备方法虽然简便，但是与本发明介绍的制备方式明显不同；再者，其制备成本相对较高，可塑性不强；最后，其所述采用喷砂处理内固定板表面，会存在砂粒卡在固定板内无法通过超声清洗干净，会导致体内应用存在一定的排斥和感染风险，与本发明介绍的凝胶载药修饰内固定板表面，体内无毒无害，且能够起到患处抗感染的作用，与其所应用的部位和机理完全不一样。

中国专利（专利号：CN202110692786.8）公开了一种复合材料和结构功能的金属骨植入物的制造方法，其特征为，其所述制备过程为采用逐层激光扫描融化凝固的方式打印相应合金粉末进行植入物材料设计，采用不同孔隙率的孔隙单元进行植入物内部结构设计；与本发明相比，逐层激光扫描融化凝固的打印方法费用使用略微昂贵，本发明介绍的熔融沉积成型的打印方法，材料损耗较少，成本较低，实现打印制备的方法完全不一样；其主要采用金属粉末材料作为基体打印成形，具有比自然骨更高的力学强度，本发明介绍的聚醚醚酮固定板，具有较好的生物相容性、辐射透过性，且接近自然骨的力学性能，针对的机理和材料的应用不一样；其采用的是内部结构不同孔隙率的设计，孔隙直径0.4-1.0mm，过大的孔隙直径不利于细胞的黏附和生长，与本发明介绍的孔径0.3-0.5mm的表面多孔结构，为细胞黏附生长、促进骨折愈合提供充足的空间。

中国专利（专利号：CN202310910827.5）公开了一种膜包覆药物缓释支架及其制备方法和应用，其特征为，通过熔融沉积成型制备出骨修复支架，然后将支架浸泡于制备好的聚乙烯醇-海藻酸钠-庆大霉素混合凝胶溶液中，再浸泡于氯化钙溶液中进行交联，最后通过冷冻干燥得到膜包覆药物缓释支架；首先，其采用浸泡方法将药物负载于支架上，而本发明介绍采用空气压缩喷涂的方法，可以使得和药物分布更为均匀，凝胶涂层附着更为规整，得到的效果明显不同；再者，其通过浸泡氯化钙溶液进行交联，而本发明介绍的在氯化钙溶液中添加胶原蛋白作为仿生因子，在进行交联的同时将仿生因子添加到凝胶涂层中，在一定程度上可以促进创伤的愈合，降低感染的风险；最后，本发明介绍的通过浸泡碳酸钠溶液，使钙离子与碳酸根离子反应生成碳酸钙，实现生物贻贝贝壳仿生，由于碳酸钙作为骨骼的主要成分之一，可以作为治疗的基本补充剂，可在骨折康复方面产生很大的影响，其实现机理和应用目以及材料理论与本发明有显著的差别。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板的制备方法，所得固定板的生物相容性良好、性能稳定、力学性能接近自然骨且能够实现药物负载用以局部预防骨折感染。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板的制备方法，包括以下步骤：

（1）将一定量壳聚糖溶解于乙酸溶液中，充分分散、溶解，得到壳聚糖-乙酸溶液，使壳聚糖的质量浓度达到1-5%；所述乙酸溶液为质量浓度1-5%的乙酸水溶液；所述的壳聚糖分子量为5000-30000；

（2）将一定量庆大霉素加入壳聚糖-乙酸溶液中，分散均匀（于37℃充分搅拌，再于37℃超声分散10min），得到庆大霉素-壳聚糖-乙酸混合溶液，使庆大霉素的质量浓度为0.1-0.3%；

（3）将一定量氯化钙和胶原蛋白混合溶解于水中（先常温充分搅拌，再于37℃超声分散10min），得到氯化钙-胶原蛋白混合溶液；所述氯化钙、胶原蛋白与水的质量比为（1-5）：（0.1-0.3）：（95-100）；

（4）将3D打印线材采用3D打印设备根据设计好的结构模型打印出表面多孔的骨折内固定板；将得到的骨折内固定板浸泡在乙醇中，（于37℃）超声处理，干燥，得到多孔表面的骨折内固定板；

所述骨折内固定板多孔表面的孔径为0.4-0.6mm，但不限于此；所述3D打印线材的材质为聚醚醚酮，线径可为1.65-1.85mm，但不限于此；所述3D打印设备中打印喷头的孔径为0.1-1.0mm，但不限于此；

（5）将所述庆大霉素-壳聚糖-乙酸混合溶液置于空气压缩机中，对骨折内固定板的多孔表面进行喷涂，完成后，再用所述氯化钙-胶原蛋白混合溶液进行喷涂，然后先后浸泡于氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液中，再冷冻干燥，得到本发明贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板。

所述氢氧化钠溶液为质量浓度1-3%的水溶液；所述碳酸钠溶液为质量浓度1-3%的水溶液。

本发明贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板可应用在骨折内固定和抗骨折感染领域。

本发明技术方案具有以下技术特点：

（1）本发明采用壳聚糖作为凝胶的载体材料，壳聚糖作为天然高分子，具有优异的生物相容性，无毒、无刺激、能自然降解，以及良好的抗凝血性，可以促进细胞的生长，在医用材料中应用十分广泛，用作药物的载体，具有显著的应用优势。

（2）本发明采用无水氯化钙和胶原蛋白作为生物贻贝贝壳的仿生因子，与壳聚糖乙酸溶液可快速交联、成型便捷，对人体几乎不产生伤害，促使壳聚糖凝胶形成类似果胶的纳米结构，对添加的药物起到包裹负载的作用，比采用单一浸泡方法所得的载药效果更佳，同时钙离子对成骨细胞等细胞增殖分化和生长因子释放产生重要的作用，通过影响局部血凝块的结构调控成骨活动，再者，无水氯化钙中的钙离子和碳酸钠中的碳酸根离子反应生成碳酸钙，碳酸钙是骨骼中主要的成分之一，可以作为治疗的基本补充剂，对骨折康复产生很大的影响；一个成年人的身体内约有3公斤胶原蛋白，主要存在于人体皮肤、骨骼、肌腱、内脏等部位，其功能是维持形态结构，也是修复重建的重要原材料物质，胶原蛋白其具有良好的生物相容性、可生物降解性及生物活性，在本发明中与无水氯化钙共同作为仿生因子，在一定程度上对机体的恢复具有一定的帮助作用。

（3）本发明采用氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液调节pH值，从酸性调节到碱性，进一步促进壳聚糖中的氨基和氢氧化钠中的氢氧根离子发生反应，生成溶解度很小的壳聚糖胺，形成凝胶物质，保护药物浸入液体后不易瞬间完全析出，锁住药物减少药物被快速代谢吸收以达到缓释的效果，再调节到弱碱性为细胞正常生长、保障机体正常功能和获取营养创造有利的环境。

（4）本发明采用庆大霉素作为抗感染药物，与其他药物相比，庆大霉素的优势在于其广谱抗菌作用，可以有效的杀死细菌，预防创口感染，也是为数不多的热稳定性的药物，与同类型抗感染药物，如：青霉素类、头霉素类等相比较，其应用环境更加广泛，限制条件更少，避免了在预处理过程的一些环节中失去药效。

（5）本发明所述的多孔表面内固定板采用熔融沉积成型3D打印制造出；再使用空气压缩机对多孔表面进行喷涂，喷涂后凝胶附着在多孔表面；然后通过冷冻干燥在多孔表面形成一层凝胶修饰的薄膜。其中，相较于常用的SLM金属粉末打印，采用熔融沉积成型3D打印所得的多孔表面内固定板，打印后期处理工序简便，材料损耗更少，打印成本更低，多孔表面为细胞的黏附和增殖提供足够的空间，更有利于凝胶的黏附；通过喷涂在多孔表面构造一层凝胶薄膜，有利于凝胶和药物均匀分散在多孔表面，也有利于药物的负载，通过内固定板局部药物预防可以在创伤部位提供更高药物剂量和生物利用度，同时毒性作用更少，为术后预防感染提供保障，也为创伤恢复提供有利的内部环境，改善了固定板表面对细胞的亲和性和黏附性等；而冷冻干燥起到增强凝胶稳定性和塑型的作用，极大限度保存原有活性物质。因此，本发明中介绍的熔融沉积成型3D打印多孔表面内固定板、空气压缩机喷涂凝胶修饰后的凝胶网络结构多孔表面、冷冻干燥塑型，三者之间具有相辅相成的作用，是一个有机的体系，缺失其中的一部分或用其他替换其中一部分都会对内固定板的整体性能和应用产生很大的影响。

（6）本发明采用3D打印技术、凝胶制备技术、生物仿生技术和喷涂技术相互结合制备得到骨折内固定板，内固定板的形状结构设计几乎不受任何条件限制，制备过程相对无毒无害或毒性甚微，基本上不存在对人身安全造成威胁的情况，材料损耗量较少，整个制备流程成本较低，采用的材料相对绿色环保无污染，且生物相容性较好，制备工艺方法相对简单方便，具有很好的实用性和很强的可行性，体内应用还能起到良好的抗感染作用，对骨折创伤恢复愈合的方法和抗骨折感染都具有十分有益的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例。

图1为本发明制备流程图。

图2为本发明实施例和对比例多孔表面内固定板的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌实验。

图3为本发明多孔表面骨折内固定板设计结构示意图。

图4为本发明多孔表面骨折内固定板样件照片图。

图5为本发明多孔表面骨折内固定板喷涂前的扫面电镜图。

图6为本发明多孔表面骨折内固定板喷涂后的扫描电镜图。

实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要、附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。其中，以下实施例中所用材料如下，但本发明不限于此：

庆大霉素-壳聚糖-乙酸混合溶液：其制备步骤，（1）配制乙酸溶液：将冰乙酸加入到去离子水中，常温充分搅拌，得到乙酸溶液，其中冰乙酸与去离子水质量比为2：98；（2）配制壳聚糖-乙酸溶液：将壳聚糖溶解于乙酸溶液中，60℃搅拌分散3h，充分溶解，得到壳聚糖乙酸溶液，将其移至超声处理设备超声处理10min，其中壳聚糖与乙酸溶液质量比为3：97；（3）庆大霉素-壳聚糖乙酸混合溶液的制备。将庆大霉素加入到步骤2）所得的壳聚糖乙酸溶液中，使庆大霉素浓度达到2mg/ml，保持37℃，充分搅拌，分散均匀，37℃超声分散处理10min。

氯化钙-胶原蛋白混合溶液：其制备步骤，将无水氯化钙和胶原蛋白溶解于去离子水中，常温充分搅拌，37℃超声分散处理10min，得到氯化钙-胶原蛋白混合溶液，其中无水氯化钙、胶原蛋白与去离子水质量比为3：0.1：96.9。

氢氧化钠溶液：其制备步骤，将氢氧化钠溶解于去离子水中，常温充分搅拌溶解，得到氢氧化钠溶液，其中氢氧化钠与去离子水质量比为1：99。

碳酸钠溶液：其制备步骤，将碳酸钠溶解于去离子水中，常温充分搅拌溶解，得到碳酸钠溶液，其中碳酸钠与去离子水质量比为3：97。

3D打印线材的制备：将聚醚醚酮颗粒材料放置120℃的真空干燥箱中真空干12h，取出，采用微型双螺杆挤出机对材料进行加热熔融挤出，冷却，收集，得到3D打印线材；其中，双螺杆温度设置为：一段340-350℃、二段350-360℃、第三段360-365℃，螺杆挤出速度为35rpm。

多孔表面内固定板的制备：将前面制备得到的3D打印复合线材采用3D打印设备根据设计好的结构模型打印出需要的骨折内固定板；将得到的固定板浸泡到适量无水乙醇中，温度设置为37℃，超声处理设备中超声处理5min，取出，置于120℃真空干燥箱中干燥3h，得到多孔表面内固定板。

贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板制备：将干燥后的骨折内固定板从真空干燥箱中取出，待降至室温后，将前面制备好的甘油-庆大霉素-壳聚糖乙酸混合溶液倒入空气压缩机的送料腔中，压强设置为0.6MPa，匀速对骨折固定板多孔表面进行喷涂，完成后，同理，用氯化钙-胶原蛋白混合溶液，进行喷涂，将喷涂后的固定板浸泡于制得的1%氢氧化钠溶液中5min，取出，再浸泡于制得的3%碳酸钠溶液中5min，最后置于冷冻干燥机，冷冻干燥48h，得到贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板。

实施例1 采用3D打印设备根据结构模型设计打印出骨折多孔表面内固定板；将得到的固定板浸泡到适量无水乙醇中，温度设置为37℃，超声处理设备中超声处理5min，取出，置于120℃真空干燥箱中干燥3h，将干燥后的骨折内固定板从真空干燥箱中取出，待降至室温后，将前面制备好的庆大霉素-壳聚糖乙酸混合溶液倒入空气压缩机的送料腔中，压强设置为0.6MPa，匀速对骨折内固定板多孔表面进行喷涂，循环喷涂10次，每次喷涂完成后等待5s再进行下一次喷涂，每喷涂5次后，用氯化钙-胶原蛋白混合溶液喷涂2次进行交联，将喷涂后的固定板置于40℃真空干燥箱干燥10min，再将固定板取出进行余下次数的喷涂，喷涂完成后，最后用氯化钙-胶原蛋白混合溶液喷涂2次进行交联，将喷涂后的固定板浸泡于1%氢氧化钠溶液中5min，取出，再浸泡于3%碳酸钠溶液中5min，最后置于冷冻干燥机，冷冻干燥48h，得到贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板。

实施例2 采用3D打印设备根据结构模型设计打印出骨折多孔表面内固定板；将得到的固定板浸泡到适量无水乙醇中，温度设置为37℃，超声处理设备中超声处理5min，取出，置于120℃真空干燥箱中干燥3h，将干燥后的骨折内固定板从真空干燥箱中取出，待降至室温后，将前面制备好的庆大霉素-壳聚糖乙酸混合溶液倒入空气压缩机的送料腔中，压强设置为0.6MPa，匀速对骨折内固定板多孔表面进行喷涂，循环喷涂15次，每次喷涂完成后等待5s再进行下一次喷涂，喷涂5次后，用氯化钙-胶原蛋白混合溶液喷涂2次进行交联，将喷涂后的固定板置于40℃真空干燥箱干燥10min，再取出固定板进行喷涂，喷涂5次后，再用氯化钙-胶原蛋白溶液喷涂2次进行交联，将喷涂后的固定板置于40℃真空干燥箱干燥10min，再取出固定板进行余下次数的喷涂，喷涂完成后，最后用氯化钙-胶原蛋白混合溶液喷涂2次进行交联，将喷涂后的固定板浸泡于1%氢氧化钠溶液中5min，取出，再浸泡于3%碳酸钠溶液中5min，最后置于冷冻干燥机，冷冻干燥48h，得到贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板。

实施例3 采用3D打印设备根据结构模型设计打印出骨折多孔表面内固定板；将得到的固定板浸泡到适量无水乙醇中，温度设置为37℃，超声处理设备中超声处理5min，取出，置于120℃真空干燥箱中干燥3h，将干燥后的骨折内固定板从真空干燥箱中取出，待降至室温后，将前面制备好的庆大霉素-壳聚糖乙酸混合溶液倒入空气压缩机的送料腔中，压强设置为0.6MPa，匀速对骨折内固定板多孔表面进行喷涂，循环喷涂20次，每次喷涂完成后等待5s再进行下一次喷涂，喷涂5次后，用氯化钙-胶原蛋白混合溶液喷涂2次进行交联，将喷涂后的固定板置于40℃真空干燥箱干燥10min，再取出固定板进行喷涂，喷涂5次后，再用氯化钙-胶原蛋白混合溶液喷涂2次进行交联，将喷涂后的固定板置于40℃真空干燥箱干燥10min，再取出固定板进行喷涂，喷涂5次后，继续用氯化钙-胶原蛋白混合溶液喷涂2次进行交联，将喷涂后的固定板置于40℃真空干燥箱干燥10min，再取出固定板进行余下次数的喷涂，喷涂完成后，最后再用氯化钙-胶原蛋白溶液喷涂2次进行交联，将喷涂后的固定板浸泡于1%氢氧化钠溶液中5min，取出，再浸泡于3%碳酸钠溶液中5min，最后置于冷冻干燥机，冷冻干燥48h，得到贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板。

实施例4 采用3D打印设备根据结构模型设计打印出骨折多孔表面内固定板；将得到的固定板浸泡到适量无水乙醇中，温度设置为37℃，超声处理设备中超声处理5min，取出，置于120℃真空干燥箱中干燥3h，将干燥后的骨折内固定板从真空干燥箱中取出，待降至室温后，将前面制备好的庆大霉素溶液倒入空气压缩机的送料腔中，压强设置为0.6MPa，匀速对骨折内固定板多孔表面进行喷涂，循环喷涂20次，每次喷涂完成后等待5s再进行下一次喷涂，喷涂5次后，将喷涂后的固定板于室温干燥10min，再对固定板进行喷涂，喷涂5次后，将喷涂后的固定板于室温干燥10min，再对固定板进行喷涂，喷涂5次后，将喷涂后的固定板室温干燥10min，再对固定板进行余下次数的喷涂，最后将固定板置于冷冻干燥机，冷冻干燥48h，得到多孔表面抗感染骨折内固定板。

实施例5 采用3D打印设备根据结构模型设计打印出骨折多孔表面内固定板；将得到的固定板浸泡到适量无水乙醇中，温度设置为37℃，超声处理设备中超声处理5min，取出，置于120℃真空干燥箱中干燥3h，将干燥后的骨折内固定板从真空干燥箱中取出，待降至室温后，将前面制备好的壳聚糖乙酸溶液倒入空气压缩机的送料腔中，压强设置为0.6MPa，匀速对骨折内固定板多孔表面进行喷涂，循环喷涂20次，每次喷涂完成后等待5s再进行下一次喷涂，喷涂5次后，用氯化钙-胶原蛋白混合溶液喷涂2次进行交联，将喷涂后的固定板置于40℃真空干燥箱干燥10min，再取出固定板进行喷涂，喷涂5次后，再用氯化钙-胶原蛋白混合溶液喷涂2次进行交联，将喷涂后的固定板置于40℃真空干燥箱干燥10min，再取出固定板进行喷涂，喷涂5次后，继续用氯化钙-胶原蛋白混合溶液喷涂2次进行交联，将喷涂后的固定板置于40℃真空干燥箱干燥10min，再取出固定板进行余下次数的喷涂，喷涂完成后，最后再用氯化钙-胶原蛋白溶液喷涂2次进行交联，将喷涂后的固定板浸泡于1%氢氧化钠溶液中5min，取出，再浸泡于3%碳酸钠溶液中5min，最后置于冷冻干燥机，冷冻干燥48h，得到贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板。

对比例1 采用3D打印设备根据结构模型设计打印出骨折多孔表面内固定板；将得到的固定板浸泡到适量无水乙醇中，温度设置为37℃，超声处理设备中超声处理5min，取出，置于120℃真空干燥箱中干燥3h，得到多孔表面内固定板。

性能测评： 实施例1-5及对比例1所得到3D打印多孔表面内固定板样品的评价结果，如表1所示。

表1 实施例与对比例多孔表面内固定板样品测试结果

测试结果：根据实施例和对比例的测试结果可以看出，实施例和对比例的材料对细胞没有显著的毒性；实施例1-4对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有抑菌作用；从实施例1-3可以得知，随着喷涂次数的增加，抑菌圈的直径逐渐增大，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果越明显；实施例4没有使用凝胶负载而单独使用庆大霉素药剂进行喷涂，抑菌效果弱于实施例1-3；实施例5使用壳聚糖醋酸溶液进行喷涂，和对比例1一样没有表现出抑菌效果；而实施例1-5和对比例1的弯曲强度和弯曲模量没有显著差别，喷涂次数对弯曲强度和弯曲模量没有显著的影响，均接近自然骨强度2-180MPa和自然骨模量0.01-3GPa的力学性能。

附图中的图1为本发明制备抗骨折感染多孔表面内固定板的流程图，图2为本发明实施例1-5和对比例1的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌实验结果，可以看到，实施例1对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌作用没有实施例2和实施例3的抑菌作用显著，实施例3的抑菌强度比实施例2的强，抑菌效果更为显著，实施例4的抑菌效果弱于实施例1-3，实施例5的壳聚糖醋酸溶液浓度不高，未表现出抑菌效果，对比例1由于没有添加任何的药物成分，因而没有抑菌作用。图3本发明多孔表面骨折内固定板设计结构示意图，图4为本发明多孔表面骨折内固定板样件照片图，可以看到内固定板由四个固定螺孔位置和表面多孔结构组成，图5为本发明多孔表面骨折内固定板多孔表面扫描电镜图，图6为本发明多孔表面骨折内固定板多孔表面喷涂后的扫描电镜图，与图5相比较，可以清晰看到，喷涂后的多孔表面有一层凝胶膜覆盖在多孔表面上。

上述实施例为本发明较佳的实施方式的一部分，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何位背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将一定量壳聚糖溶解于乙酸溶液中，充分分散、溶解，得到壳聚糖-乙酸溶液，使壳聚糖的质量浓度达到1-5%；

（2）将一定量庆大霉素加入壳聚糖-乙酸溶液中，分散均匀，得到庆大霉素-壳聚糖-乙酸混合溶液，使庆大霉素的质量浓度为0.1-0.3%；

（3）将一定量氯化钙和胶原蛋白混合溶解于水中，得到氯化钙-胶原蛋白混合溶液；

（4）将3D打印线材采用3D打印设备根据设计好的结构模型打印出表面多孔的骨折内固定板；将得到的骨折内固定板浸泡在乙醇中，超声处理，干燥，得到多孔表面的骨折内固定板；

（5）将所述庆大霉素-壳聚糖-乙酸混合溶液置于空气压缩机中，对骨折内固定板的多孔表面进行喷涂，完成后，再用所述氯化钙-胶原蛋白混合溶液进行喷涂，然后先后浸泡于氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液中，再冷冻干燥，得到本发明贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述乙酸溶液为质量浓度1-5%的乙酸水溶液；所述的壳聚糖分子量为5000-30000。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述氯化钙、胶原蛋白与水的质量比为（1-5）：（0.1-0.3）：（95-100）。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述3D打印线材的材质为聚醚醚酮。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述骨折内固定板多孔表面的孔径为0.4-0.6mm；所述3D打印线材的线径可为1.65-1.85mm；所述3D打印设备中打印喷头的孔径为0.1-1.0mm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述氢氧化钠溶液为质量浓度1-3%的水溶液；所述碳酸钠溶液为质量浓度1-3%的水溶液。

7.权利要求1-6任一项所述制备方法得到的贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板。

8.权利要求7所述贻贝壳仿生多孔表面骨折内固定板在抗骨折感染材料中的应用。