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Hydroxyapatite in 3D Printing

一种羟基磷灰石的制备方法,采用溶胶‑凝胶法,包括以下步骤:将钙源、磷源分别溶解在不同的溶剂中,然后混合,将所得的混合溶液置于40~60℃陈化,陈化后所得的凝胶置于80~100℃烘箱中干燥,所得的干凝胶于600~800℃热处理,得块体状的羟基磷灰石。本发明专利技术还同时提供该羟基磷灰石在3D打印成型中的应用:将羟基磷灰石球磨后过筛,加入质量浓度为3~10%的PVA溶液,调制成浆料;使用陶瓷3D打印机进行浆料层铸成型;将打印所得的模型放置于烧结炉中,热处理温度为500~800℃,热处理时间为5±0.5小时;随炉冷却后得到产品。

羟基磷灰石(hydroxyapatite,简称HA),它的化学式写为Ca10(PO4)6(OH)2。HA是人体和动物骨骼的主要无机成份,在人体骨骼中大约占60%,是一种长度为20-40nm、厚度1.5-3.0nm的针状结晶,其周围规则地排列着骨胶原纤维。齿骨的结构也类似于自然骨,但齿骨中HA的含量高达97%。羟基磷灰石由于具有无毒、无刺激性、无致敏性、无致突变性和致癌性,是一种可用于医疗领域的生物相容性良好的治疗材料。目前,羟基磷灰石在医疗领域的应用主要有以下三种生物复合材料:金属-HA生物复合材料、生物惰性陶瓷-HA生物复合材料、高分子聚合物-HA生物复合材料。3D打印是增材制造的一种主要方式,其无需原胚和模具,根据计算机图形数据,通过叠加材料即可在理论上生产任何形状的物体,简化产品的制造程序。基本思路是一个将三维实体模型切割成一系列小单元的逆过程,即首先将需要的产品转化为三维数据模型,通过电脑将三维CAD模型切割为一系列二维的薄片状平面层,然后将材料按薄片层沿设定路径进行堆积,层层叠加即可得到具体模型,再用聚合、粘结、熔结等物理化学手段,将模型固化。3D打印成型技术具有精度高、速度快以及定制化等特点,这些优势若在医疗修复领域得到发挥,不仅可以简化医生的治疗过程并提高治疗准确性,还将大大降低患者所需付出的时间和金钱成本。

羟基磷灰石的制备方法,其特征在于:采用溶胶‑凝胶法,包括以下步骤:(1)、将钙源溶解在溶剂Ⅰ中配制成钙浓度为1.6~1.7mol/L的溶液A,将磷源溶解在溶剂Ⅱ中配制成磷浓度为1mol/L的溶液B;(2)、按照钙磷摩尔比为1.6~1.7:1,将溶液B加入到溶液A中均匀搅拌,得混合溶液;(3)、将混合溶液置于40~60℃陈化46~50h;(4)、将陈化后所得的凝胶置于80~100℃烘箱中干燥24~72h;(5)、将步骤(4)所得的干凝胶于600~800℃热处理4~6h,得块体状的羟基磷灰石。


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