本发明属于生物医用材料的研究领域，具体涉及一种植物基形状记忆骨支架的制作方法。
背景技术：
1、因外伤、肿瘤、种植牙需求等需要进行骨缺损修复的患者数量大，所以骨缺损修复材料的临床需求极其巨大。临床上常用的自体骨移植是骨增量的金标准，但是自体骨移植会有导致供区的骨折，神经损伤和持续性疼痛等并发症的风险，并且自体骨紧密填充骨缺损区的操作难度较大，移植物与周围骨组织之间的接触不良将会导致骨不愈合风险增加。
2、考虑到上述局限性，三维（3d）打印作为一种精确的增材制造技术在骨支架的制造方面具有极大应用前景，它可以使骨支架精确成形并与骨缺损严密匹配。然而，随着对动态生物环境的了解不断加深以及治疗精度要求的不断提高，3d打印的劣势也越来越明显。通过3d打印技术制造的骨支架本质上是静态的，并不具有动态变化的特性，而骨组织在发育或恢复的过程中形态不断变化并且生物学功能不断调整。为了获得更好的性能，骨支架应该可以适应生物体内的动态环境变化。在此背景下，4d打印技术在骨支架制造领域获得了更多的关注。4d打印技术在3d打印的基础上引入了时间维度，是3d打印的高级版本。在外部环境刺激下，4d打印产品的形态及功能可以随时间发生自我转变。4d打印不仅使复杂结构件的制备成为可能，同时所制备的结构不再是静态的，而是动态的、智能的。利用4d打印技术研发新型智能骨缺损修复材料已成为医学界热点。4d打印骨支架的原始形状适度大于骨缺损的尺寸，支架能够在形状恢复激活后完全匹配骨缺损的边界，并在骨缺损和支架之间产生约束力，而这种约束力已被证明对骨骼向内生长有益。4d打印创建的动态生物支架将更好地匹配骨缺损部位复杂的生理环境。随着时间的推移，具有程序化形状和尺寸的4d打印支架有望精确适应骨缺损的几何形状，并且植入后可以协调骨组织的自然愈合机制并促进动态骨重塑，从而实现精准医疗。
3、与来源有限且资源枯竭的石油基聚合物相比，植物油聚合物具有经济性和可再生性，同时植物油聚合物也表现出良好的生物相容性。环氧大豆油丙烯酸酯（ acrylated epoxidized soybean oil，aeso）是植物来源的具有丙烯酸酯官能团的甘油三酯，由柔性环氧大豆油嵌段和刚性丙烯酸酯嵌段共同组成，其中，环氧大豆油嵌段是一个柔软而有弹性的部分，构成材料的可逆相，为材料提供形状记忆变形能力。刚性丙烯酸酯嵌段可以阻止环氧大豆油嵌段的运动并令材料维持原始或临时形状，构成了材料的固定相。当材料的温度升高超过其玻璃化转变温度时，环氧大豆油嵌段分子链的运动能力增强，丙烯酸酯嵌段仍处于固定位置，支架处于橡胶态，在该温度下可以实现支架的赋形以及形状回复。当材料的温度降低至玻璃化转变温度以下时，大豆油嵌段的分子链运动能力减弱，丙烯酸酯嵌段依然处于固定位置，支架处于玻璃态，在该温度下可以进行支架临时形状的固定。因此，环氧大豆油丙烯酸酯是一种具有生物降解性的温度响应性形状记忆材料。在光引发剂存在的情况下，液态aeso可以在紫外线照射下发生光固化。聚多巴胺（ polydopamine，pda）是一种有机高分子光热材料，在近红外区域有很强的光吸收能力，具有优异光热性能。
4、aeso已经用于制作心血管支架和骨支架，常用的打印方式为紫外光辅助直写打印技术和立体光固化打印技术。立体光固化技术（ stereo lithogr aphy，sla）是一种基于光敏树脂的3d打印技术，通过使用紫外线激光或其他光源，逐层固化液态光敏树脂，从而创建实体物体。紫外光辅助直写打印技术则是通过使用紫外线光束逐点逐线地固化光敏材料，以逐层构建物体。使用sla技术所打印的心血管支架已经具有接近人体温度的玻璃化转变温度和良好的形状记忆性能，但是立体光固化技术由于需要逐层固化，因此构建物体所需时间较长，并且由于受到打印平台的空间限制，所打印的物体体积也受到限制。紫外光辅助直写通过逐点逐线进行固化，打印速度相对较快，并且可以灵活地在整个打印平台上进行打印，不受层高的限制，因此可扩展性远高于立体光固化技术。目前紫外光辅助直写打印的aeso支架玻璃化转变温度远高于人体承受能力，将其用于组织工程会引起组织损伤。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种植物基形状记忆骨支架的制作方法，通过向环氧大豆油丙烯酸酯中加入聚多巴胺修饰的羟基磷灰石（ha@pda）制备得到，使用上述植物基树脂进行紫外光辅助直写打印得到支架，并通过近红外光照射的方式实现支架的远距离非接触式温度调控，上述植物基树脂玻璃化转变温度降到人体可耐受温度，使其可以在人体内通过温度刺激实现支架变形，可以进一步应用在组织工程领域中。
2、本发明的目的通过如下技术方案实现：
3、一种用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂，通过如下步骤制备得到：
4、步骤一、制备aeso；
5、步骤二、制备ha@pda；
6、步骤三、将ha@pda以50%（w/v）的浓度溶解在无水乙醇中，并进行超声分散，得到均一溶液c；
7、步骤四、80℃下将溶液c加入aeso，搅拌30min，得到均一溶液d；
8、步骤五、将光引发剂溶解在丙酮中后加入到溶液d，在75℃下减压蒸发，直至所有乙醇和丙酮均已蒸发，即得到可用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂。
9、作为本发明更优的技术方案，所述的步骤一具体为：将环氧大豆油与阻聚剂在60℃下搅拌形成均一溶液a；将丙烯酸与催化剂在60℃下搅拌形成均一溶液b；将溶液a和溶液b在100℃下进行搅拌，反应6h后得到aeso。
10、作为本发明更优的技术方案，所述的阻聚剂为对苯二酚。
11、作为本发明更优的技术方案，所述的催化剂为三苯基膦。
12、作为本发明更优的技术方案，所述的环氧大豆油与对苯二酚的质量比为100:0.1。
13、作为本发明更优的技术方案，所述的丙烯酸与三苯基膦的质量比为27:0.1。
14、作为本发明更优的技术方案，所述的步骤二具体为：将羟基磷灰石颗粒通过超声分散在pda的水溶液（ph=8.5）中再搅拌6h，再3000r/min离心30min，再用去离子水清洗后真空干燥，研磨得到ha@pda。
15、作为本发明更优的技术方案，所述的pda的制备方法为：取氯化铵加水溶解，再加稀氨溶液调节ph值至8.5，再加入多巴胺（da），搅拌形成pda溶液。
16、作为本发明更优的技术方案，所述的aeso、ha@pda和光引发剂的质量比为（89-94）:（5-10）:1。
17、作为本发明更优的技术方案，所述的aeso、ha@pda和光引发剂的质量比为89:10:1。
18、作为本发明更优的技术方案，所述的光引发剂为irgacure 819。
19、本发明另一个目的是提供一种上述的用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂的成型方法，将所述的用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂进行3d打印，打印完毕后使用无水乙醇洗涤去除周围未固化的树脂，同时使用紫外光固化箱完成进一步固化。
20、作为本发明更优的技术方案，所述的3d打印的处理条件为打印温度为0℃，打印速度为3mm/s，针头内径为0.4mm，层高设置为0.3mm。
21、有益效果如下：
22、本发明通过向环氧大豆油丙烯酸酯中加入ha@pda制备得到植物基树脂，使用上述植物基树脂4d打印得到植物基形状记忆骨支架，并通过近红外光照射的方式实现骨支架的远距离非接触式温度调控，为支架变形提供热刺激。上述支架的优势为：一、具有良好的光热性能，近红外光照射4min可将支架加热至40℃，支架的玻璃化转变温度接近人体温度，可以在体内通过近红外光施加温度刺激控制形状变化。 具有光热性能的ha@pda颗粒均匀分布在树脂内部，使得具有超强穿透能力的近红外激光照射时可以均匀加热整个支架，使得支架温度提升更快。
23、二、具有优良的形状记忆性能，实现83%的形状固定率和97%的形状恢复率，在16s内完成形状恢复的过程。在挤出打印的过程中，由于ha@pda颗粒的挤出压力诱导和树脂光固化交联双重作用下形成打印轴向的聚合网络，所以ha@pda颗粒对于树脂的形状记忆性能具有显著的增强作用。
24、三、支架的机械性能也满足骨支架的强度要求（抗压强度>5mpa，压缩弹性模量在45-100mpa之间）。由于pda改性的ha@pda颗粒表面具有较多极性官能团，与环氧大豆油丙烯酸酯的侧链发生接枝反应，使得整个树脂的聚合网络更加错综复杂。同时pda粘附在ha颗粒的表面，ha@pda颗粒是支架聚合网络的重要组成部分，聚合网络的强度得到显著提升。
25、四、植物基树脂的生物相容性得到了较大提高，可以促进成骨细胞增殖。
1.一种用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂，其特征在于，步骤一具体为：将环氧大豆油与阻聚剂在60℃下搅拌形成均一溶液a；将丙烯酸与催化剂在60℃下搅拌形成均一溶液b；将溶液a和溶液b在100℃下进行搅拌，反应6h后得到aeso。
3.如权利要求2所述的用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂，其特征在于，所述的阻聚剂为对苯二酚；所述的催化剂为三苯基膦。
4.如权利要求2所述的用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂，其特征在于，所述的环氧大豆油与对苯二酚的质量比为100:0.1。
5.如权利要求2所述的用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂，其特征在于，所述的丙烯酸与三苯基膦的质量比为27:0.1。
6.如权利要求1所述的用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂，其特征在于，步骤二具体为：将羟基磷灰石颗粒通过超声分散在pda的水溶液（ph=8.5）中再搅拌6h，3000r/min离心30min，再用去离子水清洗后真空干燥，研磨得到ha@pda。
7.如权利要求6所述的用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂，其特征在于，所述的pda的制备方法为：取氯化铵加水溶解，再加稀氨溶液调节ph值至8.5，再加入da，搅拌形成pda溶液。
8.如权利要求1所述的用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂，其特征在于，所述的aeso、ha@pda和光引发剂的质量比为（89-94）:（5-10）:1。
9.如权利要求1所述的用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂，其特征在于，所述的光引发剂为irgacure 819。
10.一种用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂的成型方法，其特征在于：将如权利要求1所述的用于紫外光辅助直写打印的植物基树脂进行3d打印，打印完毕后使用无水乙醇洗涤去除周围未固化的树脂，同时使用紫外光固化箱完成进一步固化。
