一种3D打印PEEK材料引导性骨再生膜的方法及其产品技术

本发明专利技术属于口腔种植科医用材料制备相关技术领域，并公开了一种3D打印PEEK材料引导性骨再生膜的方法，包括：对待制备的引导性骨再生膜进行三维建模，并将其设计为双层结构，其中下层为支架结构，上层为薄膜结构；采用PEEK作为3D打印材料，并对其进行热处理和过筛处理，然后混合可溶性颗粒；按照所设计的三维数据模型，采用PEEK复合粉末执行激光粉末床熔融3D打印，层层烧结直至获得具有所需的引导性骨再生膜。本发明专利技术还公开了相应的PEEK材料引导性骨再生膜产品。通过本发明专利技术，可快速精确制备个性化引导性骨再生膜，并且所制备的膜包括提供机械支撑的PEEK支架部分和利于成骨细胞快速生长的PEEK膜结构，同时满足了引导性骨再生膜手术在时间及空间上的综合需求。手术在时间及空间上的综合需求。手术在时间及空间上的综合需求。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印PEEK材料引导性骨再生膜的方法及其产品


[0001]本专利技术属于口腔种植科医用材料制备相关
，更具体地，涉及一种3D打印PEEK(Polyetheretherketone，聚醚醚酮)材料引导性骨再生膜的方法及其产品。

技术介绍

[0002]随着人口老龄化的加剧，牙齿缺失成为很大一部分人的难题。缺牙患者的咀嚼、发音、吞咽等功能都会受到影响，甚至面容以及口腔内的相应软硬组织都会发生变化，容易对患者心理造成影响，进一步引发摄入食物量减少、体力不济、食欲减退、营养不均衡。
[0003]大量临床研究证明，具备高成功率和存活率的种植修复义齿作为一种修复缺失牙齿的治疗方式，已经成为修复牙列缺损、牙列缺失的最佳治疗手段。其中，种植体的长期稳定与种植体周围充足的骨量密切相关。然而，牙周炎、拔牙、恒牙先天缺失、肿瘤、面部和牙颌创伤等各种原因都会造成牙槽骨缺损，导致种植区域牙槽骨骨量不足，使一部分患者丧失了种植的基本条件。
[0004]针对牙槽骨缺失问题，引导性骨再生(Guided Bone Regeneration，GBR)为临床上最为常用的治疗方法。GBR的关键作用在于利用机械屏障作用阻挡生长速度最快的牙龈上皮细胞和成纤维细胞，使二者无法优先接触骨缺损区，为骨缺损的愈合提供一个相对封闭的组织生长空间和条件，使骨缺损区具有再生能力的成骨细胞最大限度地增殖分化，促进成骨。
[0005]理想的GBR膜不仅能够在新骨再生阶段在骨缺损处提供一个密闭空间，防止周围结缔组织向内生长，还具备一定的通透性，不阻碍营养物质渗透和代谢废物的运输，给骨细胞的再生提供一定的营养，即起到选择性物理屏障作用，有利于新生组织的生长，所以具有高度多孔结构的膜材料更适宜作为骨引导膜使用。已有研究认为，20μm以下的孔径能起到阻断结缔组织细胞的屏障功能。
[0006]进一步的研究表明，当前临床上GBR膜中应用最为广泛的是钛网和胶原膜，其中钛网具有高刚度，可以维持成骨空间，抵抗软组织塌陷。其缺点在于金属边缘锐利可能引起钛膜暴露，进而造成发炎等问题导致植骨失败。同时，钛网过大的孔径也导致其对上皮细胞和成纤维细胞的选择性屏障作用不佳。另外，由于钛及其合金存在变态反应、有害金属离子释放及伴发炎症产生等问题，无法在体内长期存在，需要二次取出，会对患者造成了二次伤害。而胶原膜属于可降解膜，不需要二次手术、减少了患者的并发症和痛苦。其缺点在于屏障功能持续时间难以控制，降解速度与成骨时间不匹配，机械强度较差，需有骨组织支撑防止塌陷。
[0007]因此，本领域亟需对此作出进一步的研究改进，以便提供符合更高性能需求的GBR膜产品。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的以上缺陷或需求，本专利技术的目的在于提供一种3D打印PEEK材料引
导性骨再生膜的方法及其产品，其中通过对整个制备工艺的关键材料及核心步骤以及产品构造形式等多个方面进行重新设计，能够有效解决传统其他材料GBR膜的选择性屏障作用不佳、机械强度不匹配、支撑塌陷等一系列问题，同时具备产品精度和厚度优化、工艺路线简单可控、便于大批量生产和自动化控制等优点，并填补了3D打印PEEK材料GRB膜的技术空白。
[0009]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种3D打印PEEK材料引导性骨再生膜的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
[0010]步骤一、引导性骨再生膜的三维结构设计
[0011]对待制备的引导性骨再生膜进行三维建模，并将其设计为双层结构，其中下层为支架结构，上层为薄膜结构；
[0012]步骤二、3D打印材料的制备
[0013]取足量PEEK粉末放入激光粉末床熔融装备进行热处理；待PEEK粉末冷却至室温后，取出并过筛处理；
[0014]接着将该PEEK粉末与球磨至20μm以下的可溶性颗粒相混合，由此获得用作3D打印材料的PEEK复合粉末；
[0015]步骤三、引导性骨再生膜的3D打印
[0016]按照步骤一设计的三维模型，采用步骤二获得的PEEK复合粉末执行激光粉末床熔融3D打印，层层烧结直至获得具有所述双层结构的引导性骨再生膜；
[0017]步骤四、造孔处理
[0018]将步骤三获得的双层结构引导性骨再生膜放入溶液中浸泡，将所述可溶性颗粒溶解并形成直径小于20μm的通孔，由此获得所需的PEEK材料引导性骨再生膜。
[0019]通过以上构思，一方面，PEEK属于高性能特种聚合物材料，具有相比钛金属更为优异的生物相容性以及和人体骨接近的弹性模量和机械强度，大大降低了由于金属材料和人体骨骼弹性模量差距过大而造成的应力遮挡、骨吸收、骨发炎、二次手术等问题，自身颜色也能做到兼顾美学效果，综合性能优异；另一方面，本专利技术中还进一步针对性采用激光粉末床熔融3D打印，可有效克服现有技术中通常采用数控铣削获得PEEK试件、仅能制备简单孔结构GBR膜的不足，即便PEEK膜材料达到一定厚度仍可直接对三维模型进行结构设计，因此在复杂多孔结构成形方面具有显著优势，同时可避免铣削加工过程中的原材料浪费，节省成本。
[0020]此外，这种PEEK材料GBR膜为双层结构，上层为薄膜，内部具有非规则性联通孔道，起到选择性物理屏障作用，防止周围结缔组织细胞透过，但不阻碍营养物质渗透和代谢废物的运输；下层为支架结构，与下方骨缺损填补部位贴合，阻碍碎骨刺穿薄膜的同时，对上层薄膜起到机械支撑作用。尤其是，按照本专利技术的制备路线，还能够使得现有PEEK材料的3D打印精度达到20μm以下，确保起到阻断结缔组织细胞的屏障功能，同时还可提供毫米级别以下的PEEK材料GBR膜产品，在植入过程或长期牙齿咬合过程中不易造成破裂，无须二次手术取出，极大地降低了并发症。
[0021]作为进一步优选地，上述方法还优选包括：
[0022]步骤五、引导性骨再生膜的后处理
[0023]取出步骤四获得的PEEK材料引导性骨再生膜，对其进行清洁和表面喷砂，然后进
行精密抛光处理，由此形成最终的引导性骨再生膜产品。
[0024]作为进一步优选地，在步骤一中，所述引导性骨再生膜的厚度优选设计为0.6mm
‑
3mm，面积不大于25mm*25mm；其中，所述上层的薄膜结构优选厚度为0.1mm
‑
1mm，其内部具有非规则性联通孔道；所述下层的支架结构优选厚度为0.5mm
‑
2mm，其结构为桁架或三周期极小曲面点阵结构。
[0025]作为进一步优选地，在步骤二中，所述对PEEK粉末的热处理优选采用红外辐射热处理，并且加热系数为0.5
‑
0.6，加热功率为1800W
‑
2200W；此外，该热处理优选采用氩气作为保护气，并且氩气的压强保持在0.2MPa以上。
[0026]作为进一步优选地，在步骤二中，所述过筛处理优选采用80目
‑
120目的筛目。
[0027]作为进一步优选地，在步骤二中，所述可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印PEEK材料引导性骨再生膜的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：步骤一、引导性骨再生膜的三维结构设计对待制备的引导性骨再生膜进行三维建模，并将其设计为双层结构，其中下层为支架结构，上层为薄膜结构；步骤二、3D打印材料的制备取足量PEEK粉末放入激光粉末床熔融装备进行热处理；待PEEK粉末冷却至室温后，取出并过筛处理；接着将该PEEK粉末与球磨至20μm以下的可溶性颗粒相混合，由此获得用作3D打印材料的PEEK复合粉末；步骤三、引导性骨再生膜的3D打印按照步骤一设计的三维模型，采用步骤二获得的PEEK复合粉末执行激光粉末床熔融3D打印，层层烧结直至获得具有所述双层结构的引导性骨再生膜；步骤四、造孔处理将步骤三获得的双层结构引导性骨再生膜放入溶液中浸泡，将所述可溶性颗粒溶解并形成直径小于20μm的通孔，由此获得所需的PEEK材料引导性骨再生膜。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，上述方法还优选包括：步骤五、引导性骨再生膜的后处理取出步骤四获得的PEEK材料引导性骨再生膜，对其进行清洁和表面喷砂，然后进行精密抛光处理，由此形成最终的引导性骨再生膜产品。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤一中，所述引导性骨再生膜的厚度优选设计为0.6mm
‑
3mm，面积不大于25mm*25mm；其中，所述上层的薄膜结构优选厚度为0.1mm
‑
1mm，其内部具有非规则性联通孔道；所述下层的支架结构优选厚度为0.5mm
‑
2mm，其结构为桁架或三周期极小曲面点阵结构。4.如权利要求1
‑
3任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤二中，所述对PEEK粉末的...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫春泽，陈鹏，侯佳仪，张贞，王浩则，苏瑾，刘仁龙，孙亚生，史玉升，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：