CN107281554A - 一种机械活化制备适合3d打印的磷酸钙基复合材料的方法 - Google Patents
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Abstract
一种机械活化制备适合3D打印的磷酸钙基复合材料的方法，其步骤是：A、合成天然高分子‑磷酸氢钙粉体，配制钙盐溶液和磷酸盐溶液，将天然高分子加入钙盐溶液中得到混合溶液，磷酸盐加入混合溶液，搅拌1‑4h，离心洗涤、干燥；B、制备天然高分子‑磷酸钙粉末；C、机械活化天然高分子‑磷酸钙粉末，将天然高分子‑磷酸钙粉末加入无水乙醇得该粉末的乙醇溶液，再将乙醇溶液倒入研磨罐，球磨；D、配制固化液；E、将机械活化天然高分子‑磷酸钙粉末和固化液混合均匀，即得。该方法制得的磷酸钙基复合材料适用于3D打印磷酸钙基支架，以其作为原料，用挤压成型的3D打印方法得到的磷酸钙基支架的力学性能好、可靠性高，打印效率高，且浆料的利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种适合3D打印的磷酸钙基复合材料的制备方法。
背景技术
因疾病、人口老龄化和交通事故等因素造成骨缺损的患者每年达数百万人，给患者的生活带来不便，因此骨修复材料是临床需求量最大的生物材料之一(Fillingham Y,Jacobs J.Bone graft and their substitutes.The Bone and Joint Journal,2016,98-B(1 Suppl A):6-9)。骨的无机成分主要是磷酸钙(Calcium phosphate,CaP)，磷酸钙基生物材料具有优良的生物相容性。同时，多孔磷酸钙基三维支架可保证细胞和组织的长入及营养和代谢产物的输运(Bouler JM,Pilet P,et.al..Biphasic calcium phosphateceramics for bone reconstruction:A review of biological response.ActaBiomaterialia,2017)。因此，磷酸钙基多孔支架被广泛应用于临床骨缺损填充。
传统的磷酸钙基多孔支架制备方法有粒子浸出法、气体发泡法和有机泡沫浸渍法等(Zhang J,Zhou HJ,et.al..RhBMP-2-loaded calcium silicate/calcium phosphatecement scaffold with hierarchically porous structure for enhanced bone tissueregeneration.Biomaterials.2013,34(37):9381-9392.)。粒子浸出法制备多孔支架的孔径可调，但孔隙贯通性较差；气体发泡法简单且不引入杂质，但孔隙尺寸、形状和分布难以控制；有机泡沫浸渍法制备多孔支架孔隙结构可调控、孔隙连通性高，但其制备的支架力学强度较低。此外，这些方法均制备出的支架，其形状和尺寸难以与患者的骨缺损精确匹配；从而将增加术期并发症的发生率，如骨不愈合或延迟愈合。
3D打印(Three dimensional printing)又叫快速成型，是20世纪90年代出现的一种以数字模型文件为基础设计三维模型，采用分层制造和逐层叠加的原理构造实体的技术，具有制造个性化、复杂精细化和多样化等特点(Tang D,Tare RS,et.al..Biofabrication of bone tissue:Approaches,challenges and translationfor bone regeneration.Biomaterials,2016,83:363-382.)。3D打印得到的自然组织器官组成结构相似的修复体，在医学领域得到尝试性应用，成为当今制造业的热点之一。基于患者骨缺损的个性化形状和骨组织多孔结构的医学图像设计模型，计算机精确控制复杂外形与内部精细结构的一体化制造，可使其不规则的宏观外形与骨缺损相精确匹配，仿骨精细微观结构促进骨整合，实现针对不同患者特定需求的个性化定制，以满足不同患者的骨缺损形状(Trombetta R,Inzana J,et.al..3D printing of calcium phosphate ceramicsfor bone tissue engineering and drug delivery.Annals of BiomedicalEngineering.2017,45(1):23-44.)。
3D打印磷酸钙基主要的方法有光固化立体成型(Stereo LithographyAppearance,SLA)、熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)、选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)、三维打印黏结成型(Three Dimensional Printingand Gluing,3DP)和挤压成型。
熔融沉积成型、选择性激光烧结打印是，通过添加低熔点的高分子，辅助磷酸钙基粉末成型；但是，由于磷酸钙基材料的熔点高，难以熔融凝固，对3D打印机的温度要求高，打印成本高，产品合格率低。光固化立体成型技术通过添加光敏性的高分子，实现3D打印成型，但光敏材料的生物相容性低，导致支架的生物相容性低。三维打印黏结成型方法由于粘结剂的表面张力和喷射状态与磷酸钙基粉末间的润湿性的限制，打印件的精度较低，且磷酸钙基粉末损失现象较为严重，产品合格率低。
挤压成型打印磷酸钙基材料则是目前使用最多的方法。它通过挤压浆状磷酸钙基材料—“墨水”，使其从管道中挤出到预设位置，随即凝固，实现磷酸钙基支架的3D打印。但现有的浆状磷酸钙基材料是由磷酸钙粉末与磷酸缓冲液现配、现混形成的浆料。浆料中的磷酸钙凝固速度快，浆料挤出时会先稀后浓，导致浆料在管道中尚未挤出，即已凝固的现象。打印中会因此停机，需将所有剩余浆料排出，疏通堵塞管道，将新的浆料重新灌入后，再重新打印。现有的浆状磷酸钙基材料的注射率最高仅达(73±5)％，也即100份重的浆料中，只有73±5份重的浆料能够挤出管道顺利成型(文献1：O'Neill R,McCarthy HO,et.al..Extent and mechanism of phase separation during the extrusion ofcalcium phosphate pastes.Journal of Materials Science-Materials inMedicine.2016,27(2):29)。这一方面导致浆料的利用率低，另一方面，频换停机也减低了打印效率；并且停机后再开机也会在支架上形成接缝，导致支架易从接缝处破裂，降低支架的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种机械活化制备适合3D打印的磷酸钙基复合材料的方法，该方法制得的磷酸钙基复合材料适用于3D打印磷酸钙基支架，以其作为原料，用挤压成型的3D打印方法得到的磷酸钙基支架的力学性能好、可靠性高，打印效率高，且浆料的利用率高，打印成本低。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种机械活化制备适合3D打印的磷酸钙基复合材料的方法，包括以下步骤：
A、天然高分子-磷酸氢钙复合粉体的合成：
将可溶性钙盐溶于去离子水中，得到钙盐溶液；将可溶性磷酸盐溶于去离子水中，得到磷酸盐溶液；所述的钙盐溶液中的钙盐与磷酸盐溶液中磷酸盐的摩尔比为0.5-1.67:1；
再将天然高分子加入钙盐溶液中得到混合溶液，天然高分子的加入摩尔数为钙盐溶液中钙盐摩尔数的0.1-2倍；
随后，将所述的磷酸盐在搅拌下、加入到混合溶液中，再继续搅拌1-4h，随后静置20-24h时间，然后离心洗涤、真空抽滤、冷冻干燥，得到天然高分子-磷酸氢钙复合粉体；
B、天然高分子-磷酸钙粉末的制备
将A步得到的1份重的天然高分子-磷酸氢钙复合粉体与0.5-5份重的磷酸钙盐混合均匀，得到天然高分子-磷酸钙粉末；
C、天然高分子-磷酸钙粉末的机械活化
将B步得到的5-7份重的天然高分子-磷酸钙粉末加入到10份重的无水乙醇得到天然高分子-磷酸钙粉末的乙醇溶液，再将天然高分子-磷酸钙粉末的乙醇溶液倒入球磨机的研磨罐中；开启球磨机，进行转速为300-700r/min的球磨4-10h；然后将天然高分子-磷酸钙粉末的乙醇溶液，在37-80℃下烘干或者冷冻干燥，得到机械活化后的天然高分子-磷酸钙粉末，保存备用；
D、固化液的配制
配制1wt.％-5wt.％的天然高分子水溶液，保存备用；
E、将C步得到的65-80份重的机械活化后的天然高分子-磷酸钙粉末和D步得到的100份重的固化液混合均匀，即得。
使用时将本发明制得的磷酸钙基复合材料，置于3D打印机内注射器内即可；3D打印机打印出的支架，置于温度37℃，湿度100％的恒温水浴锅内固化24h，即可得到磷酸钙基复合材料支架。此外，需要说明的是本发明制备的磷酸钙基复合材料，凝固时间较短，须现配现用(也即C步得到的粉末和D步配制的固化液，可以分别长期保存备用：但将二者混合配制得到浆料即E步的最终制品，必须马上使用)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、在C步的机械活化处理过程中，球磨机配球的机械能，使固体粉末之间发生冲击、碰撞和摩擦等，一部分机械能首先转换为热能再转换为粉末内部的内能，另一部分机械能直接转换为固体粉末的内能，能使磷酸钙粉末产生裂纹直至破裂，粉末平均尺寸降低，降低了磷酸钙浆体的凝固时间，改善了磷酸钙浆体的注射性。
实验证明，使用本发明制得的磷酸钙基复合材料作为原料，用挤压成型的3D打印方法打印磷酸钙基支架，材料注射率达到90±2％，浆料利用率高；打印停机频率减低，打印效率高，打印成本低。打印停机频率减低的同时，也减少了两次打印在支架上形成的接缝，提高了支架的整体性和可靠性。
二、固化液中的天然高分子具有优良的粘性，打印过程中，使得磷酸钙基粉末与固化液之间的摩擦力增加，降低了固液相分离现象。固相与液相中同时存在相同的天然高分子，其分子链易发生缠结，提高了3D打印支架的力学强度。
进一步，本发明所述步骤A所述的钙盐溶液加入的可溶性钙盐为四水硝酸钙(Ca(NO3)2·4H2O)或氯化钙(CaCl2)。
以上两种钙盐为合成磷酸钙盐中常用钙盐，溶解性好，来源广泛，价格低廉，且其阴离子对合成产物无影响。
进一步，本发明所述步骤A中所述的磷酸盐溶液加入的可溶性磷酸盐为磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、磷酸氢二钾(K2HPO4)、磷酸二氢钾(KH2PO4)、磷酸氢二钠(Na2HPO4)或磷酸二氢钠(NaH2PO4)。
以上几种磷酸盐为合成磷酸钙盐中常用磷酸盐，溶解性好，来源广泛，价格低廉，且其阳离子对合成产物无影响。
进一步，本发明所述步骤A与D中所述的天然高分子是明胶、胶原、牛胶原纤维素、壳聚糖、琼脂、淀粉、羟丙基甲基纤维素、卵白蛋白、甘露醇、木聚糖或者卵磷脂。
以上天然高分子生物相容性好，来源广泛，价格低廉，应用广泛。
进一步，本发明所述步骤B中所述的磷酸钙盐为磷酸三钙、羟基磷灰石、磷酸四钙、磷酸八钙、氢磷灰石中的一种或一种以上的混合物。
以上磷酸钙盐资源丰富，生物相容性高，性能稳定，应用广泛。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细说明。
实施例1
A、明胶-磷酸氢钙复合粉体的合成
将四水硝酸钙溶于去离子水中，得到四水硝酸钙溶液；将磷酸氢二铵溶于去离子水中，得到磷酸氢二铵溶液；四水硝酸钙与磷酸氢二铵的摩尔比为0.5:1；
再将明胶加入四水硝酸钙溶液中得到混合溶液，明胶的加入摩尔数为四水硝酸钙摩尔数的0.1倍；
随后，将磷酸氢二铵溶液在搅拌下、加入到混合溶液中，再继续搅拌1h，随后静置20h时间，然后离心洗涤、真空抽滤、冷冻干燥，得到明胶-磷酸氢钙复合粉体；
B、明胶-磷酸钙粉末的制备
将A步得到的1份重的明胶-磷酸氢钙复合粉体分别与0.5份重的磷酸三钙、0.5份重的羟基磷灰石混合均匀，得到明胶-磷酸钙粉末；
C、明胶-磷酸钙粉末的机械活化
将B步得到的5份重的明胶-磷酸钙粉末加入到10份重的无水乙醇得到明胶-磷酸钙粉末的乙醇溶液，再将明胶-磷酸钙粉末的乙醇溶液倒入球磨机的研磨罐中；开启球磨机，进行转速为300r/min的球磨4h；然后将明胶-磷酸钙粉末的乙醇溶液，在37℃下烘干或冷冻干燥，得到机械活化后的明胶-磷酸钙粉末，保存备用；
D、固化液的配制
配制1wt.％的明胶水溶液，保存备用；
E、将C步得到的65份重的机械活化后的天然高分子-磷酸钙粉末和D步得到的100份重的固化液混合均匀，即得。
测试表明，本例制备的适合3D打印磷酸钙基复合材料注射率可达(92±3)％，也即100份重的浆料中，高达92±3份重的浆料能够挤出管道顺利成型。而现有的磷酸钙基浆料的注射率最高只有73±5(文献1)。.
实施例2
A、胶原-磷酸氢钙复合粉体的合成
将四水硝酸钙溶于去离子水中，得到四水硝酸钙溶液；将磷酸氢二铵溶于去离子水中，得到磷酸氢二铵溶液；四水硝酸钙与磷酸氢二铵的摩尔比为1.67:1；
再将胶原加入四水硝酸钙溶液中得到混合溶液，胶原的加入摩尔数为四水硝酸钙摩尔数的1倍；
随后，将磷酸氢二铵溶液在搅拌下、加入到混合溶液中，再继续搅拌4h，随后静置24h时间，然后离心洗涤、真空抽滤、冷冻干燥，得到胶原-磷酸氢钙复合粉体；
B、胶原-磷酸钙粉末的制备
将A步得到的1份重的胶原-磷酸氢钙复合粉体与5份重的羟基磷灰石混合均匀，得到胶原-磷酸钙粉末；
C、胶原-磷酸钙粉末的机械活化
将B步得到的7份重的胶原-磷酸钙粉末加入到10份重的无水乙醇得到胶原-磷酸钙粉末的乙醇溶液，再将胶原-磷酸钙粉末的乙醇溶液倒入球磨机的研磨罐中；开启球磨机，进行转速为700r/min的球磨10h；然后将胶原-磷酸钙粉末的乙醇溶液，在80℃下烘干或冷冻干燥，得到机械活化后的胶原-磷酸钙粉末，保存备用；
D、固化液的配制
配制5wt.％的胶原水溶液，保存备用；
E、将C步得到的80份重的机械活化后的胶原-磷酸钙粉末和D步得到的100份重的固化液混合均匀，即得。
实施例3
A、壳聚糖-磷酸氢钙复合粉体的合成
将氯化钙溶于去离子水中，得到氯化钙溶液；将磷酸氢二钠溶于去离子水中，得到磷酸氢二钠溶液；氯化钙与磷酸氢二钠的摩尔比为0.85:1；
再将壳聚糖加入氯化钙溶液中得到混合溶液，壳聚糖的加入摩尔数为氯化钙摩尔数的0.4倍；
随后，将磷酸氢二钠溶液在搅拌下、加入到混合溶液中，再继续搅拌4h，随后静置24h时间，然后离心洗涤、真空抽滤、冷冻干燥，得到壳聚糖-磷酸氢钙复合粉体；
B、壳聚糖-磷酸钙粉末的制备
将A步得到的1份重的壳聚糖-磷酸氢钙复合粉体与1份重的磷酸八钙混合均匀，得到壳聚糖-磷酸钙粉末；
C、壳聚糖-磷酸钙粉末的机械活化
将B步得到的6份重的壳聚糖-磷酸钙粉末加入到10份重的无水乙醇得到壳聚糖-磷酸钙粉末的乙醇溶液，再将壳聚糖-磷酸钙粉末的乙醇溶液倒入球磨机的研磨罐中；开启球磨机，进行转速为500r/min的球磨6h；然后将壳聚糖-磷酸钙粉末的乙醇溶液，在60℃下烘干或者冷冻干燥，得到机械活化后的壳聚糖-磷酸钙粉末，保存备用；
D、固化液的配制
配制2wt.％的壳聚糖水溶液，保存备用；
E、将C步得到的70份重的机械活化后的壳聚糖-磷酸钙粉末和D步得到的100份重的固化液混合均匀，即得。
实施例4
A、牛胶原纤维素-磷酸氢钙复合粉体的合成
将氯化钙溶于去离子水中，得到氯化钙溶液；将磷酸氢二钠溶于去离子水中，得到磷酸氢二钠溶液；氯化钙与磷酸氢二钠的摩尔比为0.85:1；
再将牛胶原纤维素加入氯化钙溶液中得到混合溶液，牛胶原纤维素的加入摩尔数为氯化钙摩尔数的0.4倍；
随后，将磷酸氢二钠溶液在搅拌下、加入到混合溶液中，再继续搅拌2h，随后静置22h时间，然后离心洗涤、真空抽滤、冷冻干燥，得到牛胶原纤维素-磷酸氢钙复合粉体；
B、牛胶原纤维素-磷酸钙粉末的制备
将A步得到的1份重的牛胶原纤维素-磷酸氢钙复合粉体与3份重的磷酸八钙混合均匀，得到牛胶原纤维素-磷酸钙粉末；
C、牛胶原纤维素-磷酸钙粉末的机械活化
将B步得到的6.5份重的牛胶原纤维素-磷酸钙粉末加入到10份重的无水乙醇得到海藻酸盐-磷酸钙粉末的乙醇溶液，再将牛胶原纤维素磷酸钙粉末的乙醇溶液倒入球磨机的研磨罐中；开启球磨机，进行转速为600r/min的球磨8h；然后将牛胶原纤维素-磷酸钙粉末的乙醇溶液，在37℃下烘干或冷冻干燥，得到机械活化后的牛胶原纤维素-磷酸钙粉末，保存备用；
D、固化液的配制
配制2wt.％的海藻酸盐水溶液，保存备用；
E、将C步得到的80份重的机械活化后的牛胶原纤维素-磷酸钙粉末和D步得到的100份重的固化液混合均匀，即得。
实施例5
A、琼脂-磷酸氢钙复合粉体的合成
将氯化钙溶于去离子水中，得到氯化钙溶液；将磷酸氢二钾溶于去离子水中，得到磷酸氢二钾溶液；氯化钙与磷酸氢二钾的摩尔比为0.7:1；
再将琼脂加入氯化钙溶液中得到混合溶液，琼脂的加入摩尔数为氯化钙摩尔的0.4倍；
随后，将磷酸氢二钾溶液在搅拌下、加入到混合溶液中，再继续搅拌4h，随后静置22h时间，然后离心洗涤、真空抽滤、冷冻干燥，得到琼脂-磷酸氢钙复合粉体；
B、琼脂-磷酸钙粉末的制备
将A步得到的1份重的琼脂-磷酸氢钙复合粉体与5份重的氢磷灰石混合均匀，得到琼脂-磷酸钙粉末；
C、琼脂-磷酸钙粉末的机械活化
将B步得到的7份重的琼脂-磷酸钙粉末加入到10份重的无水乙醇得到琼脂-磷酸钙粉末的乙醇溶液，再将琼脂-磷酸钙粉末的乙醇溶液倒入球磨机的研磨罐中；开启球磨机，进行转速为500r/min的球磨10h；然后将琼脂-磷酸钙粉末的乙醇溶液，在37℃下烘干或冷冻干燥，得到机械活化后的琼脂-磷酸钙粉末，保存备用；
D、固化液的配制
配制5wt.％的琼脂水溶液，保存备用；
E、将C步得到的70份重的机械活化后的琼脂-磷酸钙粉末和D步得到的100份重的固化液混合均匀，即得。
实施例6
A、淀粉-磷酸氢钙复合粉体的合成
将四水硝酸钙溶于去离子水中，得到四水硝酸钙溶液；将磷酸二氢钾溶于去离子水中，得到磷酸二氢钾溶液；四水硝酸钙与磷酸二氢钾的摩尔比为1:1；
再将淀粉加入四水硝酸钙溶液中得到混合溶液，淀粉的加入摩尔数为四水硝酸钙摩尔的0.6倍；
随后，将磷酸二氢钾溶液在搅拌下、加入到混合溶液中，再继续搅拌4h，随后静置24h时间，然后离心洗涤、真空抽滤、冷冻干燥，得到淀粉-磷酸氢钙复合粉体；
B、淀粉-磷酸钙粉末的制备
将A步得到的1份重的淀粉-磷酸氢钙复合粉体与5份重的氢磷灰石混合均匀，得到淀粉-磷酸钙粉末；
C、淀粉-磷酸钙粉末的机械活化
将B步得到的7份重的淀粉-磷酸钙粉末加入到10份重的无水乙醇得到淀粉-磷酸钙粉末的乙醇溶液，再将淀粉-磷酸钙粉末的乙醇溶液倒入球磨机的研磨罐中；开启球磨机，进行转速为600r/min的球磨8h；然后将淀粉-磷酸钙粉末的乙醇溶液，在60℃下烘干或冷冻干燥，得到机械活化后的淀粉-磷酸钙粉末，保存备用；
D、固化液的配制
配制4wt.％的淀粉水溶液，保存备用；
E、将C步得到的70份重的机械活化后的淀粉-磷酸钙粉末和D步得到的100份重的固化液混合均匀，即得。
实施例7
A、羟丙基甲基纤维素-磷酸氢钙复合粉体的合成
将四水硝酸钙溶于去离子水中，得到四水硝酸钙溶液；将磷酸二氢铵溶于去离子水中，得到磷酸二氢铵溶液；四水硝酸钙与磷酸二氢铵的摩尔比为1:1；
再将羟丙基甲基纤维素加入四水硝酸钙溶液中得到混合溶液，羟丙基甲基纤维素的加入摩尔数为四水硝酸钙摩尔的1.5倍；
随后，将磷酸二氢铵溶液在搅拌下、加入到混合溶液中，再继续搅拌4h，随后静置24h时间，然后离心洗涤、真空抽滤、冷冻干燥，得到羟丙基甲基纤维素-磷酸氢钙复合粉体；
B、羟丙基甲基纤维素-磷酸钙粉末的制备
将A步得到的1份重的羟丙基甲基纤维素-磷酸氢钙复合粉体与5份重的磷酸三钙、羟基磷灰石混合均匀，得到羟丙基甲基纤维素-磷酸钙粉末；
C、羟丙基甲基纤维素-磷酸钙粉末的机械活化
将B步得到的7份重的羟丙基甲基纤维素-磷酸钙粉末加入到10份重的无水乙醇得到羟丙基甲基纤维素-磷酸钙粉末的乙醇溶液，再将羟丙基甲基纤维素-磷酸钙粉末的乙醇溶液倒入球磨机的研磨罐中；开启球磨机，进行转速为600r/min的球磨6h；然后将羟丙基甲基纤维素-磷酸钙粉末的乙醇溶液，在37℃下烘干或冷冻干燥，得到机械活化后的羟丙基甲基纤维素-磷酸钙粉末，保存备用；
D、固化液的配制
配制2wt.％的羟丙基甲基纤维素水溶液，保存备用；
E、将C步得到的65份重的机械活化后的羟丙基甲基纤维素-磷酸钙粉末和D步得到的100份重的固化液混合均匀，即得。
实施例8
A、卵白蛋白-磷酸氢钙复合粉体的合成
将四水硝酸钙溶于去离子水中，得到四水硝酸钙溶液；将磷酸氢二铵溶于去离子水中，得到磷酸氢二铵溶液；四水硝酸钙与磷酸氢二铵的摩尔比为1:1；
再将卵白蛋白加入四水硝酸钙溶液中得到混合溶液，卵白蛋白的加入摩尔数为四水硝酸钙摩尔的1倍；
随后，将磷酸氢二铵溶液在搅拌下、加入到混合溶液中，再继续搅拌4h，随后静置24h时间，然后离心洗涤、真空抽滤、冷冻干燥，得到卵白蛋白-磷酸氢钙复合粉体；
B、卵白蛋白-磷酸钙粉末的制备
将A步得到的1份重的卵白蛋白-磷酸氢钙复合粉体与0.5份重的羟基磷灰石混合均匀，得到卵白蛋白-磷酸钙粉末；
C、卵白蛋白-磷酸钙粉末的机械活化
将B步得到的7份重的卵白蛋白-磷酸钙粉末加入到10份重的无水乙醇得到卵白蛋白-磷酸钙粉末的乙醇溶液，再将卵白蛋白-磷酸钙粉末的乙醇溶液倒入球磨机的研磨罐中；开启球磨机，进行转速为600r/min的球磨8h；然后将卵白蛋白-磷酸钙粉末的乙醇溶液，在37℃下烘干或冷冻干燥，得到机械活化后的卵白蛋白-磷酸钙粉末，保存备用；
D、固化液的配制
配制2wt.％的卵白蛋白水溶液，保存备用；
E、将C步得到的80份重的机械活化后的卵白蛋白-磷酸钙粉末和D步得到的100份重的固化液混合均匀，即得。
实施例9
A、木聚糖-磷酸氢钙复合粉体的合成
将四水硝酸钙溶于去离子水中，得到四水硝酸钙溶液；将磷酸氢二铵溶于去离子水中，得到磷酸氢二铵溶液；四水硝酸钙与磷酸氢二铵的摩尔比为1:1；
再将木聚糖加入四水硝酸钙溶液中得到混合溶液，木聚糖的加入摩尔数为四水硝酸钙摩尔的2倍；
随后，将磷酸氢二铵溶液在搅拌下、加入到混合溶液中，再继续搅拌4h，随后静置24h时间，然后离心洗涤、真空抽滤、冷冻干燥，得到木聚糖-磷酸氢钙复合粉体；
B、木聚糖-磷酸钙粉末的制备
将A步得到的1份重的木聚糖-磷酸氢钙复合粉体与0.5份重的羟基磷灰石混合均匀，得到木聚糖-磷酸钙粉末；
C、木聚糖-磷酸钙粉末的机械活化
将B步得到的7份重的木聚糖-磷酸钙粉末加入到10份重的无水乙醇得到木聚糖-磷酸钙粉末的乙醇溶液，再将木聚糖-磷酸钙粉末的乙醇溶液倒入球磨机的研磨罐中；开启球磨机，进行转速为600r/min的球磨8h；然后将卵白蛋白-磷酸钙粉末的乙醇溶液，在37℃下烘干或冷冻干燥，得到机械活化后的木聚糖-磷酸钙粉末，保存备用；
D、固化液的配制
配制2wt.％的木聚糖水溶液，保存备用；
E、将C步得到的80份重的机械活化后的木聚糖-磷酸钙粉末和D步得到的100份重的固化液混合均匀，即得。
实施例10
A、卵磷脂-磷酸氢钙复合粉体的合成
将四水硝酸钙溶于去离子水中，得到四水硝酸钙溶液；将磷酸氢二铵溶于去离子水中，得到磷酸氢二铵溶液；四水硝酸钙与磷酸氢二铵的摩尔比为1:1；
再将卵磷脂加入四水硝酸钙溶液中得到混合溶液，卵磷脂的加入摩尔数为四水硝酸钙摩尔的1倍；
随后，将磷酸氢二铵溶液在搅拌下、加入到混合溶液中，再继续搅拌4h，随后静置24h时间，然后离心洗涤、真空抽滤、冷冻干燥，得到卵磷脂-磷酸氢钙复合粉体；
B、卵磷脂-磷酸钙粉末的制备
将A步得到的1份重的卵磷脂-磷酸氢钙复合粉体与5份重的羟基磷灰石混合均匀，得到卵磷脂-磷酸钙粉末；
C、卵磷脂-磷酸钙粉末的机械活化
将B步得到的7份重的卵磷脂-磷酸钙粉末加入到10份重的无水乙醇得到卵磷脂-磷酸钙粉末的乙醇溶液，再将卵磷脂-磷酸钙粉末的乙醇溶液倒入球磨机的研磨罐中；开启球磨机，进行转速为600r/min的球磨8h；然后将卵磷脂-磷酸钙粉末的乙醇溶液，在37℃下烘干或冷冻干燥，得到机械活化后的卵磷脂-磷酸钙粉末，保存备用；
D、固化液的配制
配制2wt.％的卵磷脂水溶液，保存备用；
E、将C步得到的80份重的机械活化后的卵磷脂-磷酸钙粉末和D步得到的100份重的固化液混合均匀，即得。
实施例11
A、甘露醇-磷酸氢钙复合粉体的合成
将氯化钙溶于去离子水中，得到氯化钙溶液；将磷酸二氢钠溶于去离子水中，得到磷酸二氢钠溶液；氯化钙与磷酸二氢钠的摩尔比为0.85:1；
再将甘露醇加入氯化钙溶液中得到混合溶液，甘露醇的加入摩尔数为氯化钙摩尔数的0.4倍；
随后，将磷酸二氢钠溶液在搅拌下、加入到混合溶液中，再继续搅拌4h，随后静置24h时间，然后离心洗涤、真空抽滤、冷冻干燥，得到甘露醇-磷酸氢钙复合粉体；
B、甘露醇-磷酸钙粉末的制备
将A步得到的1份重的甘露醇-磷酸氢钙复合粉体与1份重的磷酸四钙混合均匀，得到甘露醇-磷酸钙粉末；
C、甘露醇-磷酸钙粉末的机械活化
将B步得到的6份重的甘露醇-磷酸钙粉末加入到10份重的无水乙醇得到甘露醇-磷酸钙粉末的乙醇溶液，再将甘露醇-磷酸钙粉末的乙醇溶液倒入球磨机的研磨罐中；开启球磨机，进行转速为500r/min的球磨6h；然后将甘露醇-磷酸钙粉末的乙醇溶液，在60℃下烘干或者冷冻干燥，得到机械活化后的甘露醇-磷酸钙粉末，保存备用；
D、固化液的配制
配制2wt.％的甘露醇水溶液，保存备用；
E、将C步得到的70份重的机械活化后的甘露醇-磷酸钙粉末和D步得到的100份重的固化液混合均匀，即得。
Claims (5)
1.一种机械活化制备适合3D打印的磷酸钙基复合材料的方法，包括以下步骤：
A、天然高分子-磷酸氢钙复合粉体的合成
将可溶性钙盐溶于去离子水中，得到钙盐溶液；将可溶性磷酸盐溶于去离子水中，得到磷酸盐溶液；所述的钙盐溶液中的钙盐与磷酸盐溶液中磷酸盐的摩尔比为0.5-1.67:1；
再将天然高分子加入钙盐溶液中得到混合溶液，天然高分子的加入摩尔数为钙盐溶液中钙盐摩尔数的0.1-2倍；
随后，将所述的磷酸盐在搅拌下、加入到混合溶液中，再继续搅拌1-4h，随后静置20-24h时间，然后离心洗涤、真空抽滤、冷冻干燥，得到天然高分子-磷酸氢钙复合粉体；
B、天然高分子-磷酸钙粉末的制备
将A步得到的1份重的天然高分子-磷酸氢钙复合粉体与0.5-5份重的磷酸钙盐混合均匀，得到天然高分子-磷酸钙粉末；
C、天然高分子-磷酸钙粉末的机械活化
将B步得到的5-7份重的天然高分子-磷酸钙粉末加入到10份重的无水乙醇得到天然高分子-磷酸钙粉末的乙醇溶液，再将天然高分子-磷酸钙粉末的乙醇溶液倒入球磨机的研磨罐中；开启球磨机，进行转速为300-700r/min的球磨4-10h；然后将天然高分子-磷酸钙粉末的乙醇溶液，在37-80℃下烘干或冷冻干燥，得到机械活化后的天然高分子-磷酸钙粉末，保存备用；
D、固化液的配制
配制1wt.％-5wt.％的天然高分子水溶液，保存备用；
E、将C步得到的65-80份重的机械活化后的天然高分子-磷酸钙粉末和D步得到的100份重的固化液混合均匀，即得。
2.根据权利要求1所述的一种机械活化制备适合3D打印的磷酸钙基复合材料的方法，其特征在于，所述的可溶性钙盐为四水硝酸钙(Ca(NO3)2·4H2O)或氯化钙(CaCl2)。
3.根据权利要求1所述的一种机械活化制备适合3D打印的磷酸钙基复合材料的方法，其特征在于，所述的可溶性磷酸盐为磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、磷酸氢二钾(K2HPO4)、磷酸二氢钾(KH2PO4)、磷酸氢二钠(Na2HPO4)或磷酸二氢钠(NaH2PO4)。
4.根据权利要求1所述的一种机械活化制备适合3D打印的磷酸钙基复合材料的方法，其特征在于，所述的天然高分子是明胶、胶原、牛胶原纤维素、壳聚糖、琼脂、淀粉、羟丙基甲基纤维素、卵白蛋白、甘露醇、木聚糖或者卵磷脂。
5.根据权利要求1所述的一种机械活化制备适合3D打印的磷酸钙基复合材料的方法，其特征在于，所述的磷酸钙盐为磷酸三钙、羟基磷灰石、磷酸四钙、磷酸八钙、氢磷灰石中的一种或一种以上的混合物。
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