3D打印钛椎间融合器及其制备方法和应用.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911366504.4 (22)申请日 2019.12.26 (71)申请人 中国人民解放军总医院第八医学中 心 地址 100000 北京市海淀区黑山扈路甲17 号 (72)发明人 崔旭李渊李力韬 (74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 巩克栋 (51)Int.Cl. A61L 27/06(2006.01) A61L 27/34(2006.01) A61L 27/50(2006.01) A61L 27/54(2006.01) A61L 27/56。

2、(2006.01) A61L 27/58(2006.01) (54)发明名称 一种3D打印钛椎间融合器及其制备方法和 应用 (57)摘要 本发明涉及一种3D打印钛椎间融合器及其 制备方法和应用， 所述3D打印钛椎间融合器包括 Ti6Al4V主体结构和涂覆于主体结构表面的药物 涂层； 所述药物涂层包括生物可降解高分子材料 和抗感染药物。 本发明所涉及的3D打印钛椎间融 合器创造性地在以Ti6Al4V材料构成的主体结构 表面涂覆含有生物可降解高分子材料和抗感染 药物的药物涂层， 该椎间融合器生物相容性良 好， 在植入病灶部位后通过在局部释放药物， 能 够很好地预防局部术后感染， 大大减少术后感染 。

3、发生率， 辅助椎间融合。 权利要求书2页 说明书8页 附图7页 CN 110935061 A 2020.03.31 CN 110935061 A 1.一种3D打印钛椎间融合器， 其特征在于， 所述3D打印钛椎间融合器包括Ti6Al4V主体 结构和涂覆于主体结构表面的药物涂层； 所述药物涂层包括生物可降解高分子材料和抗感 染药物。 2.如权利要求1所述的3D打印钛椎间融合器， 其特征在于， 所述主体结构为多孔的主体 结构， 孔径为360-480 m， 孔隙率为65-75； 优选地， 所述Ti6Al4V为Ti6Al4V粉末， 颗粒大小为45-105 m。 3.如权利要求1或2所述的3D打印钛椎间融。

4、合器， 其特征在于， 所述生物可降解高分子 材料包括聚乳酸、 聚乳酸-羟基乙酸共聚物、 聚乙二醇、 聚对二氧环己酮、 聚己内酯或聚乙烯 醇中的任意一种或至少两种的组合； 优选聚乙烯醇； 优选地， 所述聚乙烯醇的数均分子量为70000-80000Da； 优选地， 所述抗感染药物包括盐酸万古霉素。 4.如权利要求1-3中任一项所述的3D打印钛椎间融合器， 其特征在于， 所述生物可降解 高分子材料与抗感染药物的质量比为1:1-5:1； 优选地， 所述药物涂层在所述主体结构表面的负载率为0.5-1.5。 5.如权利要求1-4中任一项所述的3D打印钛椎间融合器的制备方法， 其特征在于， 所述 制备方法包。

5、括： 以Ti6Al4V为主体材料进行3D打印， 得到Ti6Al4V主体结构， 将其置于含有生 物可降解高分子材料和抗感染药物的混合溶液中进行真空吸附， 离心， 干燥， 得到所述3D打 印钛椎间融合器。 6.如权利要求5所述的3D打印钛椎间融合器的制备方法， 其特征在于， 所述得到Ti6Al4V 主体结构后还进行吹粉和清洗； 优选地， 所述吹粉是指使用高压灌注粉末进行吹粉； 优选地， 所述吹粉压力为4-6Bar； 优选地， 所述清洗是指使用超声波进行清洗30-200min。 7.如权利要求5或6所述的3D打印钛椎间融合器的制备方法， 其特征在于， 所述混合溶 液中生物可降解高分子材料的质量浓度为。

6、4-8； 优选地， 所述混合溶液中抗感染药物的质量浓度为2-6； 优选地， 所述真空吸附在0.1-0.2Mpa负压下进行； 优选地， 所述真空吸附操作至椎间融合器周围无气泡产生时结束； 优选地， 所述离心的速度为1000-2000r/min； 优选地， 所述离心的时间为5-15min； 优选地， 所述干燥的温度为50-70。 8.如权利要求5-7中任一项所述的3D打印钛椎间融合器的制备方法， 其特征在于， 所述 3D打印采用金属电子束熔融技术； 优选地， 所述电子束输出功率2-4kW， 熔融速度为0.3-0.5m/s； 优选地， 所述3D打印的打印精度为0.4mm； 优选地， 所述3D打印的分。

7、层厚度为0.05mm。 9.如权利要求5-8中任一项所述的3D打印钛椎间融合器的制备方法， 其特征在于， 所述 制备方法具体包括： (1)通过UG NX6.0软件设计实体， 3-matic网格化处理得到设计模型， 以Ti6Al4V为主体 权利要求书 1/2 页 2 CN 110935061 A 2 材料采用金属电子束熔融技术进行3D打印， 得到Ti6Al4V主体结构； (2)对步骤(1)制得的Ti6Al4V主体结构使用高压灌注粉末进行吹粉， 吹粉压力为4- 6Bar， 然后使用超声波进行清洗30-200min； (3)将步骤(2)处理后的Ti6Al4V主体结构置于含有生物可降解高分子材料和抗感。

8、染药 物的水溶液中在0.1-0.2Mpa负压下进行真空吸附， 至椎间融合器周围无气泡产生， 使生物 可降解高分子材料和抗感染药物涂覆于主体结构表面； (4)将步骤(3)得到的产品在1000-2000r/min下进行离心5-15min， 最后置于50-70下 干燥， 得到所述3D打印钛椎间融合器。 10.如权利要求1-4中任一项所述的3D打印钛椎间融合器在制备骨植入材料中的应用。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110935061 A 3 一种3D打印钛椎间融合器及其制备方法和应用 技术领域 0001 本发明属于骨植入材料技术领域， 具体涉及一种3D打印钛椎间融合器及其制备方 法和应用， 尤其。

9、涉及一种能够预防术后感染的3D打印钛椎间融合器及其制备方法和应用。 背景技术 0002 与植入相关的感染很难处理， 因为它需要长期的抗生素治疗， 甚至需要修复手术。 植入物可以通过形成生物膜、 免疫逃避和抗菌素耐药性来抵抗宿主的免疫防御。 手术部位 感染(SSIs)是最严重的术后并发症之一。 特别是近年来随着椎间融合器的引进， 椎间融合 手术感染的发生率有了很大的提高。 脊柱手术SSIs可能成为脊柱椎间融合术后最严重的并 发症之一。 椎间融合器可以缩短住院时间， 缓解移植并发症， 加速康复， 在脊柱椎间融合手 术中， 常用于维持椎间隙高度， 提高植骨融合率。 椎间盘是一种缓冲椎体间压力并能在脊。

10、柱 内轻微运动的软组织结构。 0003 传统的椎间融合器不能很好地预防局部术后感染， 不能减少术后感染发生率， 且 由于椎间融合器需要承重和轻微的运动， 导致附着于上的涂层稳定性较差。 因此， 开发出一 种能够预防术后感染且结构稳定， 利于骨融合的椎间融合器是十分有必要的。 发明内容 0004 针对现有技术的不足， 本发明的目的在于提供一种3D打印钛椎间融合器及其制备 方法和应用， 尤其提供一种能够预防术后感染的3D打印钛椎间融合器及其制备方法和应 用。 0005 为达到此发明目的， 本发明采用以下技术方案： 0006 一方面， 本发明提供一种3D打印钛椎间融合器， 所述3D打印钛椎间融合器包。

11、括 Ti6Al4V主体结构和涂覆于主体结构表面的药物涂层； 所述药物涂层包括生物可降解高分子 材料和抗感染药物。 0007 本发明所涉及的3D打印钛椎间融合器创造性地在以Ti6Al4V材料构成的主体结构 表面涂覆含有生物可降解高分子材料和抗感染药物的药物涂层， 该椎间融合器生物相容性 良好， 在植入病灶部位后通过在局部释放药物， 能够很好地预防局部术后感染， 大大减少术 后感染发生率， 具有广泛的应用前景。 所述Ti6Al4V主体结构是通过现有技术中本领域技术 人员公知的常规方法制备得到的以Ti6Al4V为打印材料的椎间融合器结构。 0008 优选地， 所述主体结构为多孔的主体结构， 孔径为3。

12、60-480 m， 例如360 m、 370 m、 380 m、 400 m、 410 m、 420 m、 430 m、 440 m、 450 m、 460 m或480 m等， 范围内的其他具体点值 均可选择， 在此不进行一一赘述。 孔隙率为65-75， 例如65、 66、 68、 70、 71、 72、 73或75等， 范围内的其他具体点值均可选择， 在此不进行一一赘述。 0009 作为更优选的条件， 本发明所涉及的3D打印钛椎间融合器的主体为多孔结构， 孔 径特定选择为360-480 m， 孔隙率特定选择为65-75， 且涂覆其表面的药物涂层并不会影 响这种多孔结构。 具有这种特定结构的3。

13、D打印钛椎间融合器具有更大的可涂层面积， 载药 说明书 1/8 页 4 CN 110935061 A 4 量增加； 也使药物更稳固地附着其上， 拥有更好的涂层附着稳定性； 更重要的是， 这种结构 更有利于骨融合， 辅助椎间融合。 0010 优选地， 所述Ti6Al4V为Ti6Al4V粉末， 颗粒大小为45-105 m， 例如45 m、 50 m、 60 m、 75 m、 85 m、 90 m或105 m等， 范围内的其他具体点值均可选择， 在此不进行一一赘述。 0011 本发明所涉及的3D打印钛椎间融合器主体材料为Ti6Al4V粉末， 颗粒大小特定选择 为45-105 m， 更有利于药物的附着。

14、， 也使产品的结构更加稳定。 0012 优选地， 所述生物可降解高分子材料包括聚乳酸、 聚乳酸-羟基乙酸共聚物、 聚乙 二醇、 聚对二氧环己酮、 聚己内酯或聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合； 所述至少两 种的组合例如聚乳酸和聚乳酸-羟基乙酸共聚物的组合、 聚乙二醇和聚对二氧环己酮的组 合、 聚己内酯和聚乙烯醇的组合等， 其他任意的组合方式便不在此一一赘述。 优选聚乙烯 醇。 0013 所述生物可降解高分子材料与抗感染药物均匀共同负载于所述椎间融合器表面， 生物可降解高分子材料可以使药物具有更好的缓控释效果。 0014 优选地， 所述聚乙烯醇的数均分子量为70000-80000Da， 例如7。

15、0000Da、 72000Da、 74000Da、 75000Da、 76000Da、 78000Da或80000Da等， 范围内的其他具体点值均可选择， 在此 不进行一一赘述。 0015 优选地， 所述抗感染药物包括盐酸万古霉素。 本发明并不限定抗感染药物的类型， 除盐酸万古霉素以外的其他抗感染药物均在本发明的保护范围内。 0016 优选地， 所述生物可降解高分子材料与抗感染药物的质量比为1:1-5:1， 例如1:1、 2:1、 3:1、 4:1或5:1等， 范围内的其他具体点值均可选择， 在此不进行一一赘述。 0017 优选地， 所述药物涂层在所述主体结构表面的负载量为0.5-1.5， 例。

16、如0.5、 0.6、 0.8、 1.0、 1.2或1.5等， 范围内的其他具体点值均可选择， 在此不进行一一 赘述。 0018 另一方面， 本发明提供一种如上所述的3D打印钛椎间融合器的制备方法， 所述制 备方法包括： 以Ti6Al4V为主体材料进行3D打印， 得到Ti6Al4V主体结构， 将其置于含有生物 可降解高分子材料和抗感染药物的混合溶液中进行真空吸附， 离心， 干燥， 得到所述3D打印 钛椎间融合器。 0019 优选地， 所述得到Ti6Al4V主体结构后还进行吹粉和清洗。 0020 优选地， 所述吹粉是指使用高压灌注粉末进行吹粉。 同时利用Powder Recovery System。

17、(PRS)粉末回收系统， 使用观察法和重量法来判断粉末清除。 0021 优选地， 所述吹粉压力为4-6Bar， 例如4Bar、 4.5Bar、 5Bar、 5.5Bar或6Bar等， 范围 内的其他具体点值均可选择， 在此不进行一一赘述。 0022 优选地， 所述清洗是指使用超声波进行清洗30-200min， 例如30min、 50min、 70min、 100min、 150min或200min等， 范围内的其他具体点值均可选择， 在此不进行一一赘述。 0023 具体地， 用超声波清洗机清洗30min后烘干20-30min， 用超声波清洗机清洗40min 后烘干20-30min， 用超声波清。

18、洗机清洗40min后烘干20-30min。 0024 优选地， 所述混合溶液中生物可降解高分子材料的质量浓度为4-8， 例如4、 5、 6、 7或8等， 范围内的其他具体点值均可选择， 在此不进行一一赘述。 0025 优选地， 所述混合溶液中抗感染药物的质量浓度为2-6， 例如2、 3、 4、 5 说明书 2/8 页 5 CN 110935061 A 5 或6等， 范围内的其他具体点值均可选择， 在此不进行一一赘述。 0026 所述混合溶液的制备过程大致为： 将一定量的生物可降解高分子材料溶于溶剂 中， 80加热搅拌至完全溶解， 得到高分子材料溶液， 再将一定量的药物溶于上述溶液中， 室温下搅。

19、拌至完全溶解， 得到所述混合溶液。 0027 优选地， 所述真空吸附在0.1-0.2Mpa负压下进行， 例如0.1Mpa、 0.12Mpa、 0.15Mpa、 0.18Mpa或0.2Mpa等， 范围内的其他具体点值均可选择， 在此不进行一一赘述。 0028 优选地， 所述真空吸附操作至椎间融合器周围无气泡产生时结束。 0029 优选地， 所述离心的速度为1000-2000r/min， 例如1000r/min、 1200r/min、 1500r/ min、 1600r/min、 1800r/min或2000r/min等， 范围内的其他具体点值均可选择， 在此不进行 一一赘述。 0030 优选地，。

20、 所述离心的时间为5-15min， 例如5min、 6min、 7min、 10min、 12min或15min 等， 范围内的其他具体点值均可选择， 在此不进行一一赘述。 0031 所述离心操作是为了消除椎间融合器结构中多余的药物溶液。 0032 优选地， 所述干燥的温度为50-70， 例如50、 55、 60、 65或70等， 范围内 的其他具体点值均可选择， 在此不进行一一赘述。 0033 优选地， 所述3D打印采用金属电子束熔融技术。 0034 优选地， 所述电子束输出功率2-4kW， 例如2kW、 3kW或4kW等， 熔融速度为0.3-0.5m/ s， 例如0.3m/s、 0.4m/。

21、s或0.5m/s等。 0035 优选地， 所述3D打印的打印精度为0.4mm。 0036 优选地， 所述3D打印的分层厚度为0.05mm。 0037 作为本发明的优选技术方案， 所述制备方法具体包括： 0038 (1)通过UG NX6.0软件设计实体， 3-matic网格化处理得到设计模型， 以Ti6Al4V为 主体材料采用金属电子束熔融技术进行3D打印， 得到Ti6Al4V主体结构； 0039 (2)对步骤(1)制得的Ti6Al4V主体结构使用高压灌注粉末进行吹粉， 吹粉压力为4- 6Bar， 然后使用超声波进行清洗30-200min； 0040 (3)将步骤(2)处理后的Ti6Al4V主体。

22、结构置于含有生物可降解高分子材料和抗感 染药物的水溶液中在0.1-0.2Mpa负压下进行真空吸附， 至椎间融合器周围无气泡产生， 使 生物可降解高分子材料和抗感染药物涂覆于主体结构表面； 0041 (4)将步骤(3)得到的产品在1000-2000r/min下进行离心5-15min， 最后置于50-70 下干燥， 得到所述3D打印钛椎间融合器。 0042 再一方面， 本发明提供一种如上所述的3D打印钛椎间融合器在制备骨植入材料中 的应用。 0043 相对于现有技术， 本发明具有以下有益效果： 0044 本发明所涉及的3D打印钛椎间融合器创造性地在以Ti6Al4V材料构成的主体结构 表面涂覆含有生。

23、物可降解高分子材料和抗感染药物的药物涂层， 该椎间融合器生物相容性 良好， 在植入病灶部位后通过在局部释放药物， 能够很好地预防局部术后感染， 大大减少术 后感染发生率， 辅助椎间融合。 说明书 3/8 页 6 CN 110935061 A 6 附图说明 0045 图1是实施例1-2和对比例1制得产品的SEM图； 0046 图2是实施例1制得产品的释药曲线图； 0047 图3是实施例2制得产品的释药曲线图； 0048 图4是实施例3制得产品的释药曲线图； 0049 图5是实施例1制得产品的细胞毒性结果图； 0050 图6是实施例2制得产品的细胞毒性结果图； 0051 图7是实施例3制得产品的细。

24、胞毒性结果图； 0052 图8是体外抑菌结果图； 0053 图9是高分辨小动物微型CT结果图； 0054 图10是体内评估大体观图； 0055 图11是甲苯胺蓝染色硬组织切片结果图； 0056 图12是本发明所涉及的3D打印钛椎间融合器制备及应用过程示意图。 具体实施方式 0057 下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。 本领域技术人员应该明 了， 所述实施例仅仅是帮助理解本发明， 不应视为对本发明的具体限制。 0058 实施例1 0059 本实施例提供一种3D打印钛椎间融合器， 所述3D打印钛椎间融合器包括Ti6Al4V主 体结构和涂覆于主体结构表面的药物涂层； 所述药物涂层包括。

25、生物可降解高分子材料聚乙 烯醇(分子量75000Da)和抗感染药物盐酸万古霉素。 主体具有多孔结构， 平均孔径为420 m， 孔隙率为70。 其中聚乙烯醇与盐酸万古霉素的质量比为3:1， 药物涂层在主体结构上的负 载量为1.0。 0060 其制备方法包括如下步骤： 0061 (1)通过UG NX6.0软件设计实体， 3-matic网格化处理得到设计模型， 以Ti6Al4V为 主体材料利用Acram Q10设备采用金属电子束熔融技术进行3D打印， 电子束输出功率3kW， 打印精度为0.4mm， 分层厚度为0.05mm， 得到Ti6Al4V主体结构； 0062 (2)对步骤(1)制得的Ti6Al4。

26、V主体结构使用高压灌注粉末进行吹粉， 利用Powder Recovery System(PRS)系统回收粉末， 吹粉压力为5Bar， 然后用超声波清洗机清洗30min后 烘干20min， 再用超声波清洗机清洗40min后烘干30min， 再用超声波清洗机清洗40min后烘 干30min； 0063 (3)将步骤(2)处理后的Ti6Al4V主体结构置于含有聚乙烯醇和盐酸万古霉素的水 溶液中在0.1Mpa负压下进行真空吸附， 至椎间融合器周围无气泡产生， 使生物可降解高分 子材料和抗感染药物涂覆于主体结构表面； 其中聚乙烯醇在溶液的质量浓度为6， 盐酸万 古霉素在溶液中的质量浓度为4； 0064 。

27、(4)将步骤(3)得到的产品在1000r/min下进行离心10min， 最后置于60下干燥， 得到所述3D打印钛椎间融合器。 0065 实施例2 0066 本实施例提供一种3D打印钛椎间融合器， 所述3D打印钛椎间融合器包括Ti6Al4V主 说明书 4/8 页 7 CN 110935061 A 7 体结构和涂覆于主体结构表面的药物涂层； 所述药物涂层包括生物可降解高分子材料聚乳 酸-羟基乙酸共聚物(分子量20000Da)和抗感染药物盐酸左氧氟沙星。 主体具有多孔结构， 平均孔径为400 m， 孔隙率为65。 其中聚乳酸-羟基乙酸共聚物与盐酸左氧氟沙星的质量 比为1:1， 药物涂层在主体结构上的。

28、负载量为0.5。 0067 其制备方法包括如下步骤： 0068 (1)通过UG NX6.0软件设计实体， 3-matic网格化处理得到设计模型， 以Ti6Al4V为 主体材料利用Acram Q10设备采用金属电子束熔融技术进行3D打印， 电子束输出功率4kW， 打印精度为0.4mm， 分层厚度为0.05mm， 得到Ti6Al4V主体结构； 0069 (2)对步骤(1)制得的Ti6Al4V主体结构使用高压灌注粉末进行吹粉， 利用Powder Recovery System(PRS)系统回收粉末， 吹粉压力为6Bar， 然后用超声波清洗机清洗30min后 烘干20min， 再用超声波清洗机清洗40。

29、min后烘干30min， 再用超声波清洗机清洗40min后烘 干30min； 0070 (3)将步骤(2)处理后的Ti6Al4V主体结构置于含有聚乳酸-羟基乙酸共聚物和盐酸 左氧氟沙星的水溶液中在0.2Mpa负压下进行真空吸附， 至椎间融合器周围无气泡产生， 使 生物可降解高分子材料和抗感染药物涂覆于主体结构表面； 其中聚乙烯醇在溶液的质量浓 度为8， 盐酸万古霉素在溶液中的质量浓度为5； 0071 (4)将步骤(3)得到的产品在2000r/min下进行离心5min， 最后置于60下干燥， 得 到所述3D打印钛椎间融合器。 0072 实施例3 0073 本实施例提供一种3D打印钛椎间融合器， 。

30、所述3D打印钛椎间融合器包括Ti6Al4V主 体结构和涂覆于主体结构表面的药物涂层； 所述药物涂层包括生物可降解高分子材料聚乙 烯醇(分子量79000Da)和抗感染药物盐酸万古霉素。 其中聚乙烯醇与盐酸万古霉素的质量 比为5:1， 药物涂层在主体结构上的负载量为1.5。 0074 其制备方法包括如下步骤： 0075 (1)通过UG NX6.0软件设计实体， 3-matic网格化处理得到设计模型， 以Ti6Al4V为 主体材料利用Acram Q10设备采用金属电子束熔融技术进行3D打印， 电子束输出功率2kW， 打印精度为0.4mm， 分层厚度为0.05mm， 得到Ti6Al4V主体结构； 00。

31、76 (2)对步骤(1)制得的Ti6Al4V主体结构使用高压灌注粉末进行吹粉， 利用Powder Recovery System(PRS)系统回收粉末， 吹粉压力为4Bar， 然后用超声波清洗机清洗30min后 烘干20min， 再用超声波清洗机清洗40min后烘干30min， 再用超声波清洗机清洗40min后烘 干30min； 0077 (3)将步骤(2)处理后的Ti6Al4V主体结构置于含有聚乙烯醇和盐酸万古霉素的水 溶液中在0.1Mpa负压下进行真空吸附， 至椎间融合器周围无气泡产生， 使生物可降解高分 子材料和抗感染药物涂覆于主体结构表面； 其中聚乙烯醇在溶液的质量浓度为4， 盐酸万 。

32、古霉素在溶液中的质量浓度为2； 0078 (4)将步骤(3)得到的产品在1500r/min下进行离心15min， 最后置于60下干燥， 得到所述3D打印钛椎间融合器。 0079 对比例1 0080 本对比例提供一种3D打印钛椎间融合器， 其结构与实施例1产品的区别仅在于不 说明书 5/8 页 8 CN 110935061 A 8 含有药物涂层， 其他均一致。 0081 其制备方法也参考实施例1中的方法。 0082 实施例4 0083 本实施例对实施例1和对比例1制得的产品进行扫描电子显微镜表征， 结果如图1 所示(其中a为对比例1产品， b为实施例1产品)， b图中清晰可见主体结构外有药物涂层。

33、， 且 药物涂层不会改变椎间融合器的多孔结构(图中箭头所指)。 0084 实施例5 0085 本实施例考察实施例1-3制得的3D打印钛椎间融合器的药物缓释情况， 方法如下： 将所得产物置于装有2mL PBS溶液的透析袋中， 再将透析袋置于装有5mL PBS溶液的离心管 中， 在37条件下保存， 分别在第0.01、 0.02、 0.04、 0.08、 0.16、 0.32、 1、 2、 4、 7天移除1mL PBS溶液(同时加入1mL新PBS检测液)测定紫外吸光度(波长280nm)， 计算药物浓度。 对释放 药物进行了五次独立测量， 计算其平均值。 所得药物缓释曲线结果见图2-4(图中横坐标为 。

34、时间(天)。 由图可知： 药物的释放过程是一种缓控释过程， 且药物浓度高于2 g/mL的时间 多于7天。 0086 实施例6 0087 本实施例考察实施例1-3和对比例1制得的3D打印钛椎间融合器的细胞毒理学情 况， 方法如下： 用小鼠成骨前体细胞(MC3T3-E1)进行细胞毒性评价， 分别分为小鼠成骨前体 细胞培养组、 小鼠成骨前体细胞与未涂层钛椎间融合器(对比例1)共孵育组、 小鼠成骨前体 细胞与药物涂层钛椎间融合器共孵育组。 细胞在含20胎牛血清的基础培养基(DMEM)中培 养， 在5CO2环境下37孵育7天。 当细胞融合后， 它们被移入试管中进行浓缩。 然后计数细 胞， 调整浓度至61。

35、04/mL。 细胞被转移到96孔细胞培养板中， 每个孔中含有1mL细胞。 然后 将这些培养皿放入含有5二氧化碳的37的培养箱中。 当细胞粘附在板上时， 将各组椎间 融合器分别放入5个孔中。 所有椎间融合器在1天或3天后被移除。 去除培养基， 加入经培养 基1:9体积比稀释后的CCK-8溶液。 最后， 用多模式微孔板检测系统(EnSpireTM， PE， 美国)测 试样品在450nm处的吸光度。 背景吸光度采用90mL DMEM和10mL CCK-8混合液在650nm处测 定。 0088 结果如图5-7所示(图中横坐标为时间(天)。 由图可知： 具有药物涂层结构的钛椎 间融合器和未具有涂层结构的。

36、钛椎间融合器处理的细胞均显示出较高的细胞存活率。 这些 结果表明本发明所涉及的3D打印钛椎间融合器具有良好的生物相容性。 0089 实施例7 0090 本实施例考察实施例1和对比例1制备得到的3D打印钛椎间融合器体外抑菌情况， 方法如下： 两组支架经Co60灭菌保存。 分别选取金黄色葡萄球菌、 表皮葡萄球菌、 大肠埃希菌 菌落， 充分研磨后置于PBS缓冲液中， 高速搅拌器搅拌。 利用紫外分光光度计测量600nm处的 紫外最高吸收峰为0.1确定细菌悬浮液浓度为1108CFU/mL， 将0.1mL该浓度细菌悬浮液均 匀涂在罗氏培养皿上， 两组支架置于培养皿中央， 在37下分别培养1周和2周后， 所。

37、得结果 如图8所示(其中a1-a3依次为对比例1产品置于大肠埃希菌菌落、 金黄色葡萄球菌和表皮葡 萄球菌中2周后的情况； b1-b3依次为实施例1产品置于大肠埃希菌菌落、 金黄色葡萄球菌和 表皮葡萄球菌中1周后的情况； c1-c3依次为实施例1产品置于大肠埃希菌菌落、 金黄色葡萄 球菌和表皮葡萄球菌中2周后的情况)。 说明书 6/8 页 9 CN 110935061 A 9 0091 由图可知， 对比例1制备得到的3D打印钛椎间融合器对这三种细菌的抑菌效果不 好， 实施例1制备得到的3D打印钛椎间融合器的体外抑菌效果(尤其对金黄色葡萄球菌和表 皮葡萄球菌)非常明显。 0092 实施例8 009。

38、3 本实施例考察实施例1和对比例1制备得到的3D打印钛椎间融合器的动物实验情 况， 方法如下： 中国人民解放军总医院第八医学中心提供新西兰兔， 年龄21周， 体重2.5-3.0 公斤。 所有的处理都符合动物伦理的要求。 0094 新西兰兔被随机分为两组。 在股骨髁上钻取人工骨缺损(圆柱体， D0.60cm， h 0.80cm)， 用明胶海绵将含1106CFU的0.1mL细菌悬浮液植入缺损部位。 再将对比例1产品 植入新西兰兔骨缺损部位作为对照组， 以实施例1产品作为实验组。 然后用3/0缝线封闭筋 膜， 用4/0缝线缝合皮肤。 动物分别在1、 4、 7周被处死， 股骨髁标本利用高分辨小动物微型。

39、CT (micro computed tomography)测试骨矿物质密度和形态变化。 术后1、 4、 7周进行甲苯胺蓝 染色(TBS)， 评估炎症程度和骨修复情况。 0095 高分辨小动物微型CT结果如图9所示(其中a1-a3依次为对比例1产品植入新西兰 兔骨缺损部位1周后矢状位图、 横状位图、 冠状位图； b1-b3依次为实施例1产品植入新西兰 兔骨缺损部位1周后矢状位图、 横状位图、 冠状位图； c1-c3依次为实施例1产品植入新西兰 兔骨缺损部位4周后矢状位图、 横状位图、 冠状位图； d1-d3依次为实施例1产品植入新西兰 兔骨缺损部位7周后矢状位图、 横状位图、 冠状位图)： 术。

40、后1周， 结果清楚显示对照组钛笼周 围有严重的骨小梁破坏和广泛的骨缺损， 感染引起的骨损伤增大， 钛笼滑脱出骨缺损部位。 而实验组在术后第1、 4、 7周仅出现骨矿密度下降且笼子附近骨破坏程度较低， 且在第7周出 现融合器周围骨融合(图中虚线区域为缺损处)。 0096 大体观图如图10所示(a为对比例1产品植入新西兰兔骨缺损部位1周后图， b为实 施例1产品植入新西兰兔骨缺损部位1周后图， c为实施例1产品植入新西兰兔骨缺损部位4 周后图， d为实施例1产品植入新西兰兔骨缺损部位7周后图)。 由图可知： 对比例1制备得到 的3D打印钛椎间融合器局部植入后1周表面脓液溢出， 效果不好， 实施例1。

41、制备得到的3D打 印钛椎间融合器局部植入后1周有抑制感染现象， 且随着时间延长， 植入部位愈合结果非常 明显。 0097 甲苯胺蓝染色(TBS)硬组织切片结果如图11所示(a1、 b1、 c1、 d1分别为4倍放大的 对比例1产品植入1周后图、 实施例1产品植入1周、 4周、 7周图； a2、 b2、 c2、 d2分别为40倍放大 的对比例1产品植入1周后图、 实施例1产品植入1周、 4周、 7周图)。 由图可知： 对照组与实验 组均可见炎性细胞浸润、 坏死。 这些结果证实两组均感染金黄色葡萄球菌。 此外， 两组均于 术后1周出现骨小梁断裂， 且均有少量骨碎片存在。 然而， 在术后4周， 实验。

42、组可见炎症细胞 浸润程度明显减轻， 且在椎间融合器和周围骨组织有不连续的纤维囊产生。 术后7周， 实验 组骨碎片更加减少且炎症细胞浸润大大减轻， 此外， 骨小梁与实验组椎间融合器之间不连 续的纤维囊厚度明显增加。 以上病理结果表明， 本发明所涉及的椎间融合器可有效抑制金 黄色葡萄球菌引起的SSIs相关炎症变化(图中， 黑实箭头表示炎性细胞； 黑虚箭头表示碎骨 块； 白实箭头代表纤维囊； 白虚箭头代表坏死炎性细胞； 实线矩形区域分别为a2、 b2、 c2、 d2 图视野区域)。 0098 申请人声明， 本发明通过上述实施例来说明本发明的一种3D打印钛椎间融合器及 说明书 7/8 页 10 CN 。

43、110935061 A 10 其制备方法和应用， 但本发明并不局限于上述实施例， 即不意味着本发明必须依赖上述实 施例才能实施。 所属技术领域的技术人员应该明了， 对本发明的任何改进， 对本发明产品各 原料的等效替换及辅助成分的添加、 具体方式的选择等， 均落在本发明的保护范围和公开 范围之内。 0099 以上详细描述了本发明的优选实施方式， 但是， 本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节， 在本发明的技术构思范围内， 可以对本发明的技术方案进行多种简单变型， 这 些简单变型均属于本发明的保护范围。 0100 另外需要说明的是， 在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征， 在不矛 盾的情。

44、况下， 可以通过任何合适的方式进行组合， 为了避免不必要的重复， 本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。 说明书 8/8 页 11 CN 110935061 A 11 图1 图2 说明书附图 1/7 页 12 CN 110935061 A 12 图3 图4 说明书附图 2/7 页 13 CN 110935061 A 13 图5 图6 说明书附图 3/7 页 14 CN 110935061 A 14 图7 说明书附图 4/7 页 15 CN 110935061 A 15 图8 说明书附图 5/7 页 16 CN 110935061 A 16 图9 图10 说明书附图 6/7 页 17 CN 110935061 A 17 图11 图12 说明书附图 7/7 页 18 CN 110935061 A 18 。