本發(fā)明涉及一種打印平臺(tái)，特別是一種人造骨3D打印平臺(tái)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的骨損傷修復(fù)或替代方法包括自體骨移植、同種異體骨移植和骨延長(zhǎng)術(shù)，然而這些過(guò)程耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。隨著科技的發(fā)展，新興的骨組織工程支架能夠替代傳統(tǒng)的骨損傷修復(fù)和替代方法，快速進(jìn)行骨修復(fù)。現(xiàn)有的骨組織工程支架的制備，以往常采用溶液澆鑄/離子洗出法、原位成型法、靜電紡絲法、相分離/凍干法、氣體成孔法等，這些制備方法獲得了比較滿意的效果，但在精確性、孔隙均勻性、空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、支架個(gè)性化等方面不盡人意。而3D打印骨骼雖然現(xiàn)有技術(shù)是能夠?qū)崿F(xiàn)的，但由于材料的限制得到人造骨生物相容性較差，同時(shí)打印的精度略低，無(wú)法與原骨骼系統(tǒng)完美契合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的問題，提供一種具有良好生物相容性，能夠組織細(xì)胞提供生長(zhǎng)空腔，打印骨移植到生物體內(nèi)能夠存活與移植受體融為一體，并具有極高的打印精度，能夠隨時(shí)校準(zhǔn)，精確控制流量，從而獲得與原骨骼系統(tǒng)完美契合人造骨的人造骨3D打印平臺(tái)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明一種人造骨3D打印平臺(tái)，包括活動(dòng)連接的上支架和下支架，所述上支架為正方形，所述下支架底面呈正方形，所述下支架包括四根豎直方向的支撐桿，所述上支架的頂點(diǎn)通過(guò)支撐桿與下支架底面的頂點(diǎn)相連，所述支撐桿與上支架活動(dòng)連接，所述上支架能夠以連接點(diǎn)為中點(diǎn)翻轉(zhuǎn)。

由于采用了上述技術(shù)方案，上支架具有極大的活動(dòng)、調(diào)整空間，能夠根據(jù)打印特征進(jìn)行任意的旋轉(zhuǎn)，從而靈活的調(diào)整打印角度，最終獲得精確打印的人造骨。

本發(fā)明的一種人造骨3D打印平臺(tái)，所述上支架包括框體和移動(dòng)架，所述框體的每個(gè)邊分別由兩根支桿組成，所述移動(dòng)架由兩根移動(dòng)桿組成十字形，所述移動(dòng)桿的每個(gè)端點(diǎn)分別位于框體四邊的兩根支桿之間，所述移動(dòng)桿能夠在框體四邊上沿水平和/或豎直方向移動(dòng)。

本發(fā)明的一種人造骨3D打印平臺(tái)，所述移動(dòng)架連有打印頭，所述打印頭設(shè)于移動(dòng)架的十字交叉處，所述打印頭能夠隨移動(dòng)桿的移動(dòng)而移動(dòng)。

由于采用了上述技術(shù)方案，打印頭不僅能夠在空間中任意一定，也可在平面上任意移動(dòng)，進(jìn)一步保證精確的位移。

本發(fā)明的一種人造骨3D打印平臺(tái)，所述下支架中部設(shè)有打印臺(tái)，所述打印臺(tái)與下支架底面相隔離，所述打印臺(tái)與下支架固定連接。

由于采用了上述技術(shù)方案，打印臺(tái)與桌面、地面等不接觸，能夠設(shè)置一個(gè)干凈的打印環(huán)境，從而保證打印的人造骨不會(huì)受到微生物的污染，從而為植入體帶來(lái)威脅。

本發(fā)明的一種人造骨3D打印平臺(tái)，所述打印臺(tái)表面覆蓋有一層凝膠層，所述凝膠層的厚度為27mm。

由于采用了上述技術(shù)方案，凝膠液能夠大幅度阻擋打印抖動(dòng)對(duì)打印過(guò)程的影響，從而保證獲得一個(gè)精確的人造骨基底結(jié)構(gòu)，從而保證最終打印的人造骨的精確度，同時(shí)，凝膠具有較大的摩擦力，能夠在打印臺(tái)具有傾斜角度時(shí)，保證打印臺(tái)上物質(zhì)不會(huì)發(fā)生位移。

本發(fā)明的一種人造骨3D打印平臺(tái)，所述下支架底邊設(shè)有調(diào)節(jié)塊，所述調(diào)節(jié)塊位于底邊的中部，所述調(diào)節(jié)塊包括調(diào)節(jié)鈕和升降塊，所述調(diào)節(jié)鈕能夠控制升降塊升高或降低，所述升降塊頂端與打印臺(tái)相連。

由于采用了上述技術(shù)方案，當(dāng)打印頭無(wú)法獲得最佳旋轉(zhuǎn)角度來(lái)進(jìn)行打印時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)打印臺(tái)的傾斜度，能夠進(jìn)一步保證獲得最精確的打印角度。

本發(fā)明的一種人造骨3D打印平臺(tái)，所述打印平臺(tái)表面均布有若干位置傳感器，所述打印頭前端旋轉(zhuǎn)，所述打印頭內(nèi)設(shè)有校準(zhǔn)器，所述校準(zhǔn)器和位置傳感器均與中央處理器信號(hào)連接。

由于采用了上述技術(shù)方案，通過(guò)位置傳感器對(duì)打印作業(yè)進(jìn)行感知，位置傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)至中央處理器，中央處理器將信息反饋給校準(zhǔn)器，校準(zhǔn)器對(duì)打印進(jìn)行校準(zhǔn)后，將校準(zhǔn)結(jié)果發(fā)送至中央處理器，中央處理器再根據(jù)校準(zhǔn)結(jié)果控制打印頭旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)至最佳的打印位點(diǎn)。

本發(fā)明的一種人造骨3D打印平臺(tái)，所述打印頭與進(jìn)樣管相連，所述進(jìn)樣管與儲(chǔ)樣器相連，所述儲(chǔ)樣器內(nèi)盛有打印材料，所述打印材料由質(zhì)量份82份納米羥基磷酸鈣/聚己內(nèi)酯/聚乳酸，21份二縮水甘油醚，29份聚對(duì)二氧環(huán)已酮，32份充質(zhì)干細(xì)胞，7份聚乙交酯，13份聚丙交酯，28份納米β-磷酸三鈣和20份稀檸檬酸組成，所述納米羥基磷酸鈣/聚己內(nèi)酯/聚乳酸與聚醚酮酮交聯(lián)形成多孔支架，所述多孔支架的孔隙率為72.2%，所述納米羥基磷酸鈣/聚己內(nèi)酯/聚乳酸中，納米羥基磷酸鈣：聚己內(nèi)酯：聚乳酸的質(zhì)量比為3.1:2.7:1。

由于采用了上述技術(shù)方案，打印材料之間能夠交聯(lián)形成能夠約束細(xì)胞的支架，能夠形成維持器官或組織的形狀，并在移植數(shù)年后被生物降解，對(duì)生物體無(wú)毒性，同時(shí)支架內(nèi)部具有大量的孔隙，為組織細(xì)胞提供生長(zhǎng)空腔，同時(shí)具有良好的自凝能力，能夠在打印過(guò)程中迅速凝結(jié)、硬化，避免變性，凝結(jié)后的材料硬度較高，具有良好的骨硬度。

本發(fā)明的一種人造骨3D打印平臺(tái)，所述校準(zhǔn)器包括以下校準(zhǔn)過(guò)程，

步驟一，設(shè)定打印相關(guān)參數(shù)，出入節(jié)點(diǎn)2個(gè)，輸出節(jié)點(diǎn)1個(gè)，隱層節(jié)點(diǎn)5個(gè)，目標(biāo)誤差1×10^-6，閾值總個(gè)數(shù)為：N =(m+1)×n+(n+1)×t，m為輸入個(gè)數(shù)，n為隱層個(gè)數(shù)，t為輸出個(gè)數(shù)，對(duì)打印材料粒子的速度和位置進(jìn)行隨機(jī)初始化；

步驟二，按照函數(shù)QUOTE計(jì)算輸出與樣本期望輸出誤差絕對(duì)值之和，式中k為理論輸出，y為網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際輸出，J為樣本輸出；

步驟三，根據(jù)公式 QUOTE 和 QUOTE 更新打印材料粒子的位置和速度，式中 QUOTE 為慣性權(quán)重；V為離子的速度，X為打印材料粒子的位置，所述慣性權(quán)重為1.883。

由于采用了上述技術(shù)方案，精確控制材料的流量，避免材料流量過(guò)大造成打印溢出等情況，從而避免打印出的人造骨表面具有非必需的凹凸不平，也能夠很好的適應(yīng)植入體的需求，打印出具有必要的凹凸不平表面。

本發(fā)明的一種人造骨3D打印平臺(tái)，所述凝膠由質(zhì)量份34份六甲氧基甲基三聚氰胺，27份丙烯酸酯和5份甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯組成。

由于采用了上述技術(shù)方案，凝膠具有良好的凝結(jié)力，能夠保證被打印體在平臺(tái)上不會(huì)發(fā)生位移，同時(shí)與打印材料不相容，不會(huì)污染打印材料。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、具有良好生物相容性，能夠組織細(xì)胞提供生長(zhǎng)空腔，打印骨移植到生物體內(nèi)能夠存活與移植受體融為一體，并具有極高的打印精度，能夠隨時(shí)校準(zhǔn)，精確控制流量，從而獲得與原骨骼系統(tǒng)完美契合人造骨。

2、精確控制材料的流量，避免材料流量過(guò)大造成打印溢出等情況，從而避免打印出的人造骨表面具有非必需的凹凸不平，也能夠很好的適應(yīng)植入體的需求，打印出具有必要的凹凸不平表面，人造骨形成維持器官或組織的形狀，并在移植數(shù)年后被生物降解，對(duì)生物體無(wú)毒性，同時(shí)支架內(nèi)部具有大量的孔隙，為組織細(xì)胞提供生長(zhǎng)空腔。

附圖說(shuō)明

圖1是一種人造骨3D打印平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記：1為上支架，2為下支架，3為移動(dòng)架，4為打印頭，5為調(diào)節(jié)塊，6為打印臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。

為了使發(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(shuō)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。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種人造骨3D打印平臺(tái)，包括活動(dòng)連接的上支架1和下支架2，上支架1為正方形，下支架2底面呈正方形，下支架2包括四根豎直方向的支撐桿，上支架1的頂點(diǎn)通過(guò)支撐桿與下支架2底面的頂點(diǎn)相連，支撐桿與上支架1活動(dòng)連接，上支架1能夠以連接點(diǎn)為中點(diǎn)翻轉(zhuǎn)。上支架1包括框體和移動(dòng)架3，框體的每個(gè)邊分別由兩根支桿組成，移動(dòng)架3由兩根移動(dòng)桿組成十字形，移動(dòng)桿的每個(gè)端點(diǎn)分別位于框體四邊的兩根支桿之間，移動(dòng)桿能夠在框體四邊上沿水平和/或豎直方向移動(dòng)。移動(dòng)架3連有打印頭4，打印頭4設(shè)于移動(dòng)架3的十字交叉處，打印頭4能夠隨移動(dòng)桿的移動(dòng)而移動(dòng)。下支架2中部設(shè)有打印臺(tái)6，打印臺(tái)6與下支架2底面相隔離，打印臺(tái)與下支架2固定連接。打印臺(tái)6表面覆蓋有一層凝膠層，凝膠層的厚度為27mm。下支架2底邊設(shè)有調(diào)節(jié)塊5，調(diào)節(jié)塊位于底邊的中部，調(diào)節(jié)塊包括調(diào)節(jié)鈕和升降塊，調(diào)節(jié)鈕能夠控制升降塊升高或降低，升降塊頂端與打印臺(tái)6相連。打印平臺(tái)6表面均布有若干位置傳感器，打印頭4前端能夠旋轉(zhuǎn)，打印頭4內(nèi)設(shè)有校準(zhǔn)器，校準(zhǔn)器和位置傳感器均與中央處理器信號(hào)連接。打印頭4與進(jìn)樣管相連，進(jìn)樣管與儲(chǔ)樣器相連，儲(chǔ)樣器內(nèi)盛有打印材料。

打印材料由質(zhì)量份82份納米羥基磷酸鈣/聚己內(nèi)酯/聚乳酸，21份二縮水甘油醚，29份聚對(duì)二氧環(huán)已酮，32份充質(zhì)干細(xì)胞，7份聚乙交酯，13份聚丙交酯，28份納米β-磷酸三鈣和20份稀檸檬酸組成，所述納米羥基磷酸鈣/聚己內(nèi)酯/聚乳酸與聚醚酮酮交聯(lián)形成多孔支架，多孔支架的孔隙率為72.2%，納米羥基磷酸鈣/聚己內(nèi)酯/聚乳酸中，納米羥基磷酸鈣：聚己內(nèi)酯：聚乳酸的質(zhì)量比為3.1:2.7:1。

校準(zhǔn)器包括以下校準(zhǔn)過(guò)程，步驟一，設(shè)定打印相關(guān)參數(shù)，出入節(jié)點(diǎn)2個(gè)，輸出節(jié)點(diǎn)1個(gè)，隱層節(jié)點(diǎn)5個(gè)，目標(biāo)誤差1×10^-6，閾值總個(gè)數(shù)為：N =(m+1)×n+(n+1)×t，m為輸入個(gè)數(shù)，n為隱層個(gè)數(shù)，t為輸出個(gè)數(shù)，對(duì)打印材料粒子的速度和位置進(jìn)行隨機(jī)初始化；步驟二，按照函數(shù) QUOTE 計(jì)算輸出與樣本期望輸出誤差絕對(duì)值之和，式中k為理論輸出，y為網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際輸出，J為樣本輸出；步驟三，根據(jù)公式 QUOTE 和 QUOTE 更新打印材料粒子的位置和速度，式中 QUOTE 為慣性權(quán)重；V為離子的速度，X為打印材料粒子的位置，所述慣性權(quán)重為1.883。

凝膠由質(zhì)量份34份六甲氧基甲基三聚氰胺，27份丙烯酸酯和5份甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯組成。

實(shí)施例2

納米羥基磷酸鈣/聚己內(nèi)酯/聚乳酸通過(guò)以下方法制備：通過(guò)反應(yīng)式Ca(NO₃)·4H₂O+(NH₄)₂HPO₄→Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂制備納米羥基磷酸鈣，將納米羥基磷酸鈣配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的漿液，將漿液加入帶有分水裝置、攪拌裝置和冷凝裝置的三頸瓶中，同時(shí)加入150mL溶劑DMAC和適量聚乙二醇，溫度逐步升至100℃，在100～120℃脫水，然后按比例加入聚己內(nèi)酯和聚乳酸，在120~130℃條件下，攪拌復(fù)合4h，取出，用熱去離子水洗滌4次，乙醇洗滌2次，并于50～60℃干燥48h獲得復(fù)合材料。

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)。