具有微沟槽的三维骨修复支架及其制备方法和应用与流程

本发明涉及生物材料技术领域，具体涉及一种具有沟槽的三维骨修复支架及其制备方法和应用。

背景技术：

近年来，由于工伤事故、交通事故、骨科疾病等导致的骨缺损呈现出高的发病率，加之我国目前正走向老龄化社会，与老年人口相关的骨科退行性疾病不断增加，导致对骨修复材料的需求量越来越大。目前，骨组织工程技术克服了传统骨缺损移植技术的缺点，为临床骨修复治疗提供了一种新的选择。其中，三维多孔骨修复支架作为骨修复的结构支持，以及细胞和因子等活性物质的传递载体，它的设计和构建，是决定骨组织工程修复效果的核心要素之一。

近年来，3D打印作为一种新兴的先进工艺技术，突破了传统方法的局限性，成为了制备骨修复支架的理想选择之一。它主要通过浆料纤维的不断堆叠，构建三维多孔骨修复支架，借助计算机辅助设计和尖端的打印设备，人们可以灵活设计和完整构建具有复杂微观结构、孔隙结构完好、组成分布可控的支架。

目前，绝大多数三维骨修复支架主要是对支架的多孔结构进设计和调控，以促进干细胞在支架上的生长和成骨分化，而并未对支架的基底微结构做较多研究。例如，目前尚未见利用3D打印技术在骨修复支架上构建微沟槽结构的报道。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种具有微沟槽的三维骨修复支架及其制备方法。所述三维骨修复支架中具有带微沟槽结构，该微沟槽结构有望引导细胞(例如干细胞、成骨细胞)在支架上的取向分布，进而进行生长、分化等，改善支架的成骨效果。

第一方面，本发明提供了一种具有微沟槽的三维骨修复支架，所述三维骨修复支架包括无沟槽的单纤维层和带微沟槽结构的微沟槽层，其中，所述单纤维层和微沟槽层为层层堆叠，所述三维骨修复支架的相邻层的纤维交错排列形成三维多孔结构；所述微沟槽层包括多个间隔设置的带微沟槽的纤维单元，每个所述带微沟槽的纤维单元由至少两根并排设置且相接触的纤维构成。

本申请中，所述微沟槽层除了包括多个间隔设置的带微沟槽的纤维单元，还包括位于所述微沟槽层边界的单根纤维。

本申请中是由并排设置且相接触的纤维形成所述微沟槽，因此，所述微沟槽层中微沟槽的设置方向与微沟槽层中的纤维的设置方向相一致。

优选地，所述单纤维层和微沟槽层交错堆叠。进一步地，相邻的所述单纤维层和微沟槽层中纤维的设置方向相互垂直。

优选地，所述骨修复支架为规则的几何体(如长方体、正方体、圆柱体等，但不限于此)以及其他不规则的三维多孔结构。

优选地，所述骨修复支架为立方体，其底面边长为10-30mm，层高0.2-0.4mm，层数为10-30。所述层高，是指在制备支架的过程中，打完一层浆料纤维后，再打第二层时，针头需要上移的距离。

在本发明一实施例中，所述骨修复支架的大小为10mm×10mm的立方体，层数为10层。

优选地，所述三维骨修复支架的孔隙率为30-50％，连通率为100％。

进一步地，所述三维骨修复支架自底部向上形成(AB)_n、(AB)_nA、(BA)_n或(BA)_nB的排布形式，其中，A为无沟槽的单纤维层，B为带微沟槽结构的微沟槽层；所述n为3-20的整数。进一步优选地，所述n为4-10的整数。

优选地，所述微沟槽层中微沟槽的深度为纤维半径的0.5-1倍。所述微沟槽层中微沟槽的深度的最大值为浆料纤维的半径。

本发明一实施方式中，所述微沟槽层中微沟槽的深度为0.08-0.20mm。

优选地，所述微沟槽层中微沟槽的最大宽度为纤维半径的1-2倍。进一步地，所述微沟槽层中微沟槽的最大宽度的最大值为相邻纤维的半径之和。更优选为浆料纤维的直径。

优选地，所述微沟槽层中，与沟槽接触的相邻两根纤维在同一平面上的截面圆的圆心之间的间距为纤维半径的1-3倍。

本发明一实施方式中，所述微沟槽层中，与沟槽接触的相邻两根纤维在同一平面上的截面圆的圆心之间的间距为0.2-0.5mm。进一步优选为0.25-0.45mm。

优选地，所述微沟槽层的相邻两沟槽之间的间距为纤维半径的2-9倍。进一步优选为纤维半径的2.5-8.5倍。所述微沟槽层的相邻两沟槽的间距，也等于相邻两个带微沟槽的纤维单元的间距。

本发明一实施方式中，所述微沟槽层的相邻两沟槽之间的间距为1.0-1.4mm。

优选地，所述单纤维层的纤维间距为纤维半径的4-6倍。

本发明一实施方式中，所述单纤维层的纤维间距为0.6-0.9mm。进一步优选为0.83mm。

每一个所述微沟槽层中，纤维的组成(支架基体原料)、微沟槽的深度、微沟槽的最大宽度、微沟槽间距、与沟槽接触的相邻两根纤维在同一平面上的截面圆的圆心之间的间距等参数，可以相同，也可以不同。每一个单纤维层的纤维间距也可以相同或不同。纤维半径与构成支架基体的材料、打印气压等参数密切相关。

本申请中，所述纤维的成分为构成所述三维骨修复支架的支架基体原料。

本发明中，所述支架基体原料包括天然高分子、合成高分子、含钙磷的生物陶瓷及生物玻璃中的一种或多种，其中，所述天然高分子包括血纤蛋白、明胶、胶原、壳聚糖、透明质酸、透明质酸钠和海藻酸盐中的至少一种；所述合成高分子包括聚乳酸(PLA)、聚氨基酸、聚羟基乙酸(PGA)、聚乙烯醇(PVA)、乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)和聚己内酯中的至少一种；所述含钙磷的生物陶瓷包括羟基磷灰石、磷酸八钙、磷酸三钙和双相磷酸钙中的至少一种；所述生物玻璃包括硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃中的至少一种。

本发明一实施方式中，所述支架基体原料为含钙磷的生物陶瓷。

本发明另一实施方式中，所述支架基体的原料为所述天然高分子和/或合成高分子与所述含钙磷的生物陶瓷的混匀物。即，所述天然高分子和合成高分子中的一种或两种与所述含钙磷的生物陶瓷的混匀物。

第二方面，本发明提供了一种具有微沟槽的三维骨修复支架，所述三维骨修复支架由层层堆叠的微沟槽层构成，其中，相邻的所述微沟槽层的纤维交错排列形成三维多孔结构，所述微沟槽层包括多个间隔设置的带微沟槽的纤维单元，每个所述带微沟槽的纤维单元由至少两根并排设置且相接触的纤维构成。

优选地，所述三维骨修复支架的孔隙率为30-50％。

当所述三维骨修复支架的每一层均由微沟槽层构成时，优选地，相邻的所述微沟槽层中纤维的设置方向相互垂直。

优选地，所述微沟槽层中微沟槽的深度为纤维半径的0.5-1倍。所述微沟槽层中微沟槽的深度的最大值为纤维半径。

本发明一实施方式中，所述微沟槽层中微沟槽的深度为0.08-0.20mm。

优选地，所述微沟槽层中微沟槽的最大宽度为纤维半径的1-2倍。进一步地，所述微沟槽层中微沟槽的最大宽度的最大值为相邻纤维的半径之和。更优选为纤维的直径。

优选地，所述微沟槽层中，与沟槽接触的相邻两根纤维在同一平面上的截面圆的圆心之间的间距为纤维半径的1-3倍。

优选地，所述微沟槽层中，与沟槽接触的相邻两根纤维在同一平面上的截面圆的圆心之间的间距为0.2-0.5mm。进一步优选为0.25-0.45mm。

优选地，所述微沟槽层的相邻两沟槽之间的间距为纤维半径的2-9倍。进一步优选为纤维半径的2.5-8.5倍。

优选地，所述微沟槽层的相邻两沟槽之间的间距为1.0-1.4mm。所述微沟槽层的沟槽间距，也等于相邻两个带微槽的纤维单元的间距。

本申请中，所述三维骨修复支架由层层堆叠的微沟槽层构成，每一个所述微沟槽层中，微沟槽的深度、微沟槽的最大宽度、微沟槽间距、与沟槽接触的相邻两根纤维在同一平面上的截面圆的圆心之间的间距等参数可以相同，也可以不同。

本发明第一方面或第二方面提供的所述具有微沟槽的三维骨修复支架，首次在三维多孔支架中构建微沟槽结构，得到了一种新型的组织修复工程支架，微沟槽结构的引入，有助于所述骨修复支架在用于组织修复工程时，引导细胞(例如干细胞、成骨细胞、软骨细胞、血管内皮细胞等)在支架上的取向分布，进而便于细胞在支架上进行生长、增殖、分化等，改善支架的骨修复性能。

第三方面，本发明提供了一种具有微沟槽的三维骨修复支架的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供支架基体前驱体浆料，将所述支架基体前驱体浆料置于3D打印机中，按预设的3D打印参数进行打印，构建带微沟槽结构的微沟槽层，得到具有微沟槽的骨修复支架前驱体；其中，每个所述微沟槽层通过先后交叉打印所述支架基体前驱体浆料而成，使后一次打印所述支架基体前驱体浆料形成的浆料纤维并排交叉分布在前一次打印成的浆料纤维之间的空隙中，且与前一次打印成的浆料纤维相接触，以形成多个带沟槽的纤维单元，每个所述带沟槽的纤维单元由至少两根并排设置且相接触的浆料纤维构成；

(2)将打印完的所述骨修复支架前驱体进行固化，得到具有微沟槽的三维骨修复支架。

优选地，在构建每个所述微沟槽层时，使所述后一次打印支架基体前驱体浆料时打印机的枪头相比前一次打印时沿与浆料纤维垂直的方向偏移预设偏移量。所述预设偏移量为纤维半径的1-3倍。

在本发明一实施方式中，所述预设偏移量为0.2-0.5mm。更优选为0.25-0.45mm。所述预设偏移量，即为微沟槽层中，与沟槽接触的相邻两根纤维在同一平面上的截面圆的圆心之间的间距。

优选地，在构建每个所述微沟槽层时，每一次打印所述支架基体前驱体浆料时的喷丝间距为纤维半径的2-9倍。

本发明一实施方式中，在构建每个所述微沟槽层时，每一次打印所述支架基体前驱体浆料时的喷丝间距为1.0-1.4mm。进一步优选为1.25-1.35mm。

优选地，所述微沟槽层的相邻两沟槽之间的间距为纤维半径的2-9倍。进一步优选为纤维半径的2.5-8.5倍。

本发明一实施方式中，所述微沟槽层的沟槽间距为1.0-1.4mm。

在本发明一实施方式中，所述三维骨修复支架前驱体的每一层均由微沟槽层构成。每一个所述微沟槽层中，沟槽的深度、沟槽的最大宽度、纤维间距、相邻浆料纤维之间的偏移量等参数可以相同，也可以不同。

本申请中采用多通道的3D打印机进行打印，可以一个通道用于控制单纤维层的打印，以及每个微沟槽层中浆料纤维的第一次打印，其余至少一个通道用于控制每个微沟槽层中浆料纤维的第二次打印。例如，通道1控制单纤维层的打印，以及每个微沟槽层中浆料纤维的第一次打印；通道2控制每个微沟槽层中浆料纤维的第2次打印，通道3控制每个微沟槽层中浆料纤维的第3次打印。本发明一实施例中，优选每个微沟槽层是通过先后交叉打印2次所述支架基体浆料而形成。此时，带沟槽的纤维单元由两根并排设置且相接触的浆料纤维构成。如果是每个微沟槽层是通过先后交叉打印3次所述支架基体浆料而形成。此时，带沟槽的纤维单元由三根并排设置且相接触的浆料纤维构成。

在本发明的另一实施方式中，所述骨修复支架前驱体中，还包括无沟槽的单纤维层，其中，所述单纤维层与所述微沟槽层交错分布。

优选地，所述单纤维层的纤维间距为纤维半径的4-6倍。

本发明一实施方式中，所述单纤维层的纤维间距为0.6-0.9mm。进一步优选为0.83mm。

优选地，所述三维骨修复支架为立方体，其底面边长为10-30mm，层高0.2-0.4mm，层数为10-30。

优选地，所述3D打印开始前，校正打印中所用到的各通道的位置，以最先出料的所述支架基体前驱体浆料的枪头为基准，使与所用到的各通道相连的所有枪头的底部均在同一水平线上。

优选地，所述3D打印过程中的驱动方式为气压或者电压驱动。

进一步优选地，所述驱动方式为气压驱动，其中，所述3D打印过程中的气压控制在0.25-0.5MPa。更优选为0.3-0.45MPa。

优选地，在对所述支架基体前驱体浆料进行3D打印之前，还包括：并对所述支架基体前驱体浆料进行除泡，其中，所述除泡方式包括超声、加热和抽真空中的至少一种。

进一步优选地，所述支架基体浆料是采用以下方法进行除泡：先在50-80℃下进行超声处理10-20min，之后抽真空10-30min，得到除泡后的浆料。

更优选地，所述超声处理是在60℃下进行10-15min；所述抽真空的时间为20min。加热下超声可使浆料变软，更容易除泡。本发明中采用加热下超声与抽真空相结合的方式可以除去所述支架基浆料中的气泡，可以免除除泡剂的使用，尽可能减少带一定毒性的其他试剂的使用，使所述支架基体浆料的配方简单，节省物料、环保安全。

优选地，所述固化方式为紫外光固化、热固化、离子交联、常温干燥或冷冻干燥。所述固化方式根据所述支架基体的原料来定。可以根据支架基体的原料对光、热、离子等是否敏感来选择固化方式。例如对于含有光敏或热敏材料的支架基体原料来说，可以采用紫外光固化或热固化；对于含海藻酸盐的支架基体的原料体系来说，采用二价离子交联法进行固化；对于含钙磷的生物陶瓷来说，可以采用冷冻干燥法或常温干燥进行固化。

本发明一实施方式中，所述支架基体的原料为所述天然高分子和/或合成高分子与所述含钙磷的生物陶瓷的混匀物。即，所述天然高分子和合成高分子中的一种或两种与所述含钙磷的生物陶瓷的混匀物。

本发明另一实施方式中，所述支架基体原料为含钙磷的生物陶瓷。此时，所述支架基体前驱体浆料包括含钙磷的生物陶瓷粉末和质量体积浓度为4-20％的聚乙烯醇水溶液，其中，所述含钙磷的生物陶瓷粉末与所述聚乙烯醇水溶液的质量体积比为1.5-4g/mL。

此时，所述支架基体前驱体浆料的制备方法如下：

配制质量体积浓度为4-20％的聚乙烯醇水溶液；将含钙磷的生物陶瓷粉末加入到所述聚乙烯醇水溶液中，混合均匀，得到所述支架基体前驱体浆料；其中，所述含钙磷的生物陶瓷粉末与所述聚乙烯醇水溶液的质量体积比为1.5-4g/mL。

优选地，所述聚乙烯醇水溶液的质量体积浓度为10-20％。进一步优选为10-16％。

优选地，所述含钙磷的生物陶瓷粉末与所述聚乙烯醇水溶液的质量体积比为1.5-2.4g/mL。

优选地，所述含有钙磷的生物陶瓷粉末包括羟基磷灰石、磷酸八钙、磷酸三钙和双相磷酸钙中的一种或多种；所述含有钙磷的生物陶瓷粉末的粒径为10-15μm。

进一步地，当所述支架基体前驱体浆料包括含钙磷的生物陶瓷粉末和质量体积浓度为4-20％的聚乙烯醇水溶液时，在所述固化之后，还包括以下步骤：煅烧以除去聚乙烯醇，得到具有微沟槽的三维骨修复支架成品。

此时，所述骨修复支架成品为含有钙磷的生物陶瓷构成的三维多孔支架，其孔隙率为30-50％，孔洞的连通率为100％。

进一步优选地，所述煅烧的程序具体为：先以1℃/min的速率从室温升到400℃，保温1h；然后以3℃/min的速率从室温升到800℃，保温2h。

本发明第三方面提供的所述具有微沟槽的三维骨修复支架的制备方法，步骤简单、制备条件温和，在支架的制备中，首次通过纤维接触排列打印的方式构建了带微沟槽结构的微沟槽层，所述支架既可以是全由微沟槽层构成，也可以是由无沟槽的单纤维层和所述微沟槽层通过层层堆叠而成。三维支架中微沟槽结构的引入，有助于改善支架的骨修复功能。

第四方面，本发明还提供了一种如本发明第一、第二方面所述的具有微沟槽的三维骨修复支架或如本发明第三方面所述的具有微沟槽的三维骨修复支架的制备方法在制备骨组织修复材料中的应用。

所述具有微沟槽的三维骨修复支架有助于引导细胞(例如干细胞、成骨细胞)在支架上的取向分布，进而进行生长、分化等，改善支架的成骨效果。

本发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。

附图说明

图1为本发明实施例1中得到的具有微沟槽的三维骨修复支架的结构示意图；

图2为本发明实施例1(a，b)和实施例2(c，d)中制得的具有微沟槽的三维骨修复支架的扫描电镜表征结果；

图3为对比实施例1(a)与本发明实施例2(b)所得支架成品的微观结构图的对比；

图4为人骨髓间质干细胞在本发明实施例1制得的具有微沟槽的三维骨修复支架的单纤维(a)及微沟槽上(b)的粘附结果。

具体实施方式

以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。

下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。其中，本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。

实施例1：

一种具有微沟槽的三维骨修复支架的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备支架基体前驱体浆料：配制质量体积浓度为16％(w/v)的聚乙烯醇(PVA)水溶液；将30g的羟基磷灰石粉体加入到15mL的上述PVA水溶液中，利用高速匀化机(6000rpm)混合15min，得到均匀的支架基体前驱体浆料；

将上述前驱体浆料先在50℃下进行超声15min，之后抽真空20min，得到除泡后的浆料；

(2)将除泡后的浆料安装到3D打印机的料筒内，设定打印参数，打印程序设计为无沟槽的单纤维层和带微沟槽结构的微沟槽层间隔打印，得到具有微沟槽的骨修复支架前驱体；其中，打印时的气压为0.3MPa，单纤维层中的纤维间距为0.83mm，微沟槽层的沟槽间距为1.3mm，与沟槽接触的相邻纤维之间的偏移量为0.4mm，层高0.32mm；

(3)将打印完的骨修复支架前驱体在室温下干燥，之后进行煅烧以除去PVA，得到具有微沟槽的三维骨修复支架成品，最后存储于干燥器中，其中煅烧的程序具体为：先以1℃/min的速率从室温升到400℃，保温1h；然后以3℃/min的速率从室温升到800℃，保温2h，之后随炉冷却至室温，得到具有微沟槽的三维骨修复支架。

图1为本发明实施例1中得到的具有微沟槽的三维骨修复支架的结构示意图。从图1中可以看出，三维骨修复支架中，无沟槽的单纤维层1和带微沟槽结构20的微沟槽层2间隔设置且层层堆叠形成三维骨修复支架，且单纤维层1中的纤维和微沟槽层2中的纤维相互垂直；该三维骨修复支架中相邻层的纤维交错排列且相互对应连通形成三维多孔结构。其中，微沟槽层2中，并排设置且相接触的两纤维之间形成微沟槽20，微沟槽层2中具有多个与该层中纤维的设置方向相一致的沟槽20，纤维半径为0.16mm，沟槽的深度为0.1mm，微沟槽的最大宽度为0.26mm。图1中，Δd为沟槽间距，Δd为1.3mm；，Δl为与沟槽接触的相邻纤维之间的偏移量，与沟槽接触的相邻两根纤维在同一平面上的截面圆的圆心之间的间距。Δl等于0.4mm。

本实施例制得的三维骨修复支架为立方体，其底面边长为10mm，层数为10层，其孔隙率为40％，孔洞的连通率为100％。

本实施例中，在打印微沟槽层时，第一次打印所述支架基体前驱体浆料时的喷丝间距为1.3mm，第二次打印所述支架基体前驱体浆料时的喷丝间距为1.3mm，且所述第2次打印所述支架基体前驱体浆料时打印机的枪头相比第一次打印时偏移了0.4mm，偏移方向与浆料纤维的排布方向相垂直。图2中，11-16均为第一次打印成的各纤维，21-25为第2次打印成的各纤维；12与21相接触的部分形成了沟槽20。

对于其余的微沟槽层，重复该打印方式。本实施例1所得的支架中每一个微沟槽层的沟槽间距、沟槽接触纤维的偏移量均相同。也可以是将这些参数进行改动，得到不同的微沟槽层。

实施例2：

一种具有微沟槽的三维骨修复支架的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备支架基体前驱体浆料：配制质量体积浓度为16％(w/v)的聚乙烯醇(PVA)水溶液；将30g的羟基磷灰石粉体加入到15mL的上述PVA水溶液中，利用高速匀化机(6000rpm)混合15min，得到均匀的支架基体前驱体浆料；

将上述前驱体浆料先在50℃下进行超声15min，之后抽真空20min，得到除泡后的浆料；

(2)将除泡后的浆料安装到3D打印机的料筒内，设定打印参数，打印程序设计为带微沟槽结构的微沟槽层间隔打印，得到具有微沟槽的骨修复支架前驱体；其中，打印时的气压为0.3MPa，微沟槽层的沟槽间距为1.3mm，与沟槽接触的相邻纤维之间的偏移量为0.4mm，层高0.32mm；

(3)将打印完的骨修复支架前驱体在室温下干燥，之后进行煅烧以除去PVA，得到具有微沟槽的三维骨修复支架成品，最后存储于干燥器中，其中煅烧的程序具体为：先以1℃/min的速率从室温升到400℃，保温1h；然后以3℃/min的速率从室温升到800℃，保温2h，之后随炉冷却至室温，具有微沟槽的三维骨修复支架。

图2为本发明实施例1(a，b)和实施例2(c，d)中制得的具有微沟槽的三维骨修复支架的扫描电镜(SEM)表征图。其中，(b)为(a)的放大图，(d)为(c)的放大图。图2中的箭头代表微沟槽。

从图2中可以明显看出，例1中的三维骨修复支架为单纤维层与微沟槽层交叉分布，而例2中的三维骨修复支架全由微沟槽层形成三维多孔结构，其中，纤维半径为0.16mm、沟槽的深度为0.1mm，微沟槽的最大宽度为0.26mm。沟槽间距Δd，与沟槽接触的相邻纤维之间的偏移量Δl等参数，均与实施例1相同。此外，本实施例中，在打印微沟槽层时，每次打印支架基体前驱体浆料时的喷丝间距也为1.3mm。

实施例3

一种具有微沟槽的三维骨修复支架的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备支架基体前驱体浆料：配制质量体积浓度为10％(w/v)的聚乙烯醇(PVA)水溶液；将45g的羟基磷灰石粉体加入到15mL的上述PVA水溶液中，利用高速匀化机(7000rpm)混合20min，得到均匀的支架基体前驱体浆料；

将上述前驱体浆料在50℃下进行超声20min以除去浆料中的气泡，得到除泡后的浆料；

(2)将除泡后的浆料安装到3D打印机的料筒内，设定打印参数，打印程序设计为无沟槽的单纤维层和带微沟槽结构的微沟槽层间隔打印，得到具有微沟槽的骨修复支架前驱体；其中，打印时的气压为0.4MPa，单纤维层中的纤维间距为0.9mm，微沟槽层的沟槽间距为1.4mm，与沟槽接触的相邻纤维之间的偏移量为0.5mm，层高0.36mm；

(3)将打印完的骨修复支架前驱体在室温下干燥，之后进行煅烧以除去PVA，得到具有微沟槽的三维骨修复支架成品，最后存储于干燥器中，其中煅烧的程序具体为：先以1℃/min的速率从室温升到400℃，保温1h；然后以3℃/min的速率从室温升到800℃，保温2h，之后随炉冷却至室温，得到具有微沟槽的三维骨修复支架。

本实施例制得的三维骨修复支架为立方体，其底面边长为10mm，层数为10层，其孔隙率为32％，孔洞的连通率为100％；构成支架的纤维半径为0.2mm，微沟槽的深度为0.13mm，微沟槽的最大宽度为0.3mm。

为突出本发明的技术效果，还针对实施例2设置了以下对比实施例1。

对比实施例1：

一种三维骨修复支架的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备支架基体前驱体浆料：配制质量体积浓度为16％(w/v)的聚乙烯醇(PVA)水溶液；将30g的羟基磷灰石粉体加入到15mL的上述PVA水溶液中，利用高速匀化机(6000rpm)混合15min，得到均匀的支架基体前驱体浆料；

将上述前驱体浆料先在50℃下进行超声15min，之后抽真空20min，得到除泡后的浆料；

(2)将除泡后的浆料安装到3D打印机的料筒内，设定打印参数，打印程序设计成微沟槽层间隔打印，其中，打印时的气压为0.3MPa，纤维半径为0.16mm，微沟槽间距为1.3mm，与沟槽接触的相邻纤维之间的偏移量为0.55mm，层高0.32mm；

(3)将打印完的骨修复支架前驱体在室温下干燥，之后进行煅烧以除去PVA，得到三维骨修复支架成品，最后存储于干燥器中，其中煅烧的程序具体为：先以1℃/min的速率从室温升到400℃，保温1h；然后以3℃/min的速率从室温升到800℃，保温2h，之后随炉冷却至室温。

图3为对比实施例1(a)与本发明实施例2(b)所得支架成品的微观结构图的对比。从图3中可以看出，当构建微沟槽层时的纤维的偏移量过大时(大于纤维半径的3倍)，在支架中形成不了微沟槽，仅剩下传统的单纤维层。

图4为人骨髓间质干细胞在本发明实施例1制得的具有微沟槽的三维骨修复支架的单纤维(a)及微沟槽上(b)的粘附结果。其中，图4的(b)中，中间的黄色矩形部分为微沟槽区域，图4中色度较浅的部分代表细胞。从图4中可以看出，相对无沟槽的单纤维(a)而言，细胞趋向于在微沟槽区域进行分布。后续可诱导细胞在此进行生长、分化。以上结果说明，在支架中引入微沟槽结构，有助于引导细胞在支架上的取向分布，有望改善支架的骨修复性能。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。