CN105582571B

CN105582571B - 一种高强度的生物活性多孔支架制造方法

Info

Publication number: CN105582571B
Application number: CN201610102446.4A
Authority: CN
Inventors: 贺永; 邵惠锋; 傅建中; 苟中入
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Hangzhou Yinsheng Medical Technology Co ltd
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2018-11-09
Anticipated expiration: 2036-02-24
Also published as: CN105582571A

Abstract

本发明公开了一种高强度的生物活性多孔支架制造方法，通过利用三维打印装置控制打印过程中的工艺参数挤出具有生物活性的生物墨水，利用高粘度的生物墨水具有自我支撑的特性，通过层层堆积方式获得孔道结构完全贯通的有序的多孔支架，再通过生物玻璃辅助烧结工艺得到高强度的生物活性多孔支架。该方法利用三维打印装置可以随意设置打印参数，控制支架的尺寸，形状，孔径，孔的形状，得到想要的支架结构，同时通过优化的烧结工艺，使得支架在高的孔隙率下，仍然具有高的力学强度。本发明的方法操作简单，成本低，制造的高强度的生物活性多孔支架在骨组织修复方面能得到很好的应用。

Description

一种高强度的生物活性多孔支架制造方法

技术领域

本发明涉及组织工程技术领域，尤其是涉及一种高强度的生物活性多孔支架制造方法。

背景技术

由于外部力所致的骨缺损、微创手术造成的骨缺损以及骨肿瘤和炎症所致的骨组织坏死等一系列骨损伤的快速完全再生修复是相关领域的研究热点，也是目前临床医学的难题。以前，人类主要用具有高力学强度的金属、合金或者是生物惰性陶瓷人工材料对人体骨缺损部位进行修补、填充、替代等处理，尽管骨骼具有良好的自我再生能力，但是填充这些稳定性高并且生物惰性的人工植入物所在的损伤部位的骨骼并不能较快的自我完全再生修复，填充物只是发挥力学支撑作用，于是，人们开始研究生物可降解的，力学性能好的，生物活性优良的，降解过程与人体骨再生修复过程相匹配的材料。

最近，硅酸钙生物陶瓷在组织工程领域受到了越来越多的重视，由于其优异的生物活性，利用造孔剂法，泡沫复制法等方法制造出了多孔的生物陶瓷支架，但已有的方法制造出的硅酸钙陶瓷支架难以有效地控制孔的形状和尺寸，一般为圆形，尺寸不均一，而且孔道结构不贯通，营养物质不能输送到支架内部，内部的代谢物也无法顺利通过孔道排出，导致骨组织无法顺利的长入支架内部，而且其力学强度不高，随着支架在体内的降解，其强度更是下降明显，在外部力学的刺激作用下，会导致结构崩塌，无法为骨组织长入提供一个完整的稳定空间结构，不利于体内骨的生成。

目前，有不少人提出用表面修饰，掺杂其他材料的方法进行强度增强，强度得到了明显的提高，但强度也只是从0.1MPa增强到了几兆帕，离所需要的强度值还有很大的距离，因为松质骨的力学强度在2～13MPa，密质骨的强度在100～150MPa。

发明内容

基于已有的制造的多孔支架结构力学强度低，孔道结构不贯通，孔径难控制等不足，本发明提供了一种高强度的生物活性多孔支架制造方法，利用三维打印装置和生物玻璃辅助烧结工艺，通过控制打印过程中的工艺参数，使得相邻两层生物墨水线条之间能够粘合，获得不同孔径，不同孔形状的孔道完全贯通的多孔支架，最后通过烧结工艺得到所需的高强度的生物活性多孔支架。

一种高强度的生物活性多孔支架制造方法，包括：利用三维打印装置打印具有生物活性的生物墨水，通过控制打印过程中的工艺参数，使得相邻两层生物墨水线条之间能够粘合，获得不同孔径，不同孔形状的孔道完全贯通的多孔支架，再通过生物玻璃辅助烧结工艺得到高强度的生物活性多孔支架。

作为优选，所述的高强度的生物活性多孔支架制造方法的具体步骤如下：

(1)将生物活性粉体材料和生物玻璃粉体材料预先混合，得到所需掺杂比例的生物玻璃粉体材料和生物活性粉体材料的混合粉末；

(2)制备用于粘结所述混合粉体的凝胶水溶液；

(3)把所述的混合粉末和所述的凝胶水溶液混合均匀，得到高粘度的生物墨水；

(4)将生物墨水加入到与三维打印装置中，设置打印参数，按照预先设定的指令，逐层打印生物墨水线条，通过控制打印过程中的工艺参数，使得相邻两层生物墨水线条之间通过对应的接触部位粘合，获得不同孔径，不同孔形状的孔道完全贯通的多孔支架结构；

(5)将整个多孔支架结构在烘箱中干燥，再通过生物玻璃辅助烧结，冷却得到高强度的生物活性多孔支架。

还包括制备生物活性粉体材料和生物玻璃粉体材料的步骤；

所述的生物活性粉体材料是钙硅酸盐，其可以是β-硅酸钙，α-硅酸钙或两者任意比例的复合物。作为优选，生物活性粉体材料选择为β-硅酸钙，通过含Ca²⁺的无机盐水溶液和SiO₃ ^2-离子的水溶液利用化学沉积合成法合成，其烧结温度低，在850～950℃之间。

作为进一步优选，所述β-硅酸钙由下述方法制备：将Ca(NO₃)₂水溶液的pH值调节到11～12，再将该溶液滴加到Na₂SiO₃水溶液中，滴加完毕后继续搅拌，过滤，洗涤，烘干，经900～1000℃下煅烧，球磨，从而获得粒度在1μm～10μm的β-硅酸钙粉体。所述Ca(NO3)2水溶液的浓度为0.3～0.8mol/L；进一步优选为0.5mol/L。所述的Na₂SiO₃水溶液的浓度为0.3～0.8mol/L；进一步优选为0.5mol/L。滴加完毕后继续搅拌450～500分钟；洗涤过程可先用去离子水洗涤，再用无水乙醇洗涤；球磨时间一般为4～6小时。

作为优选，所述的生物玻璃粉体材料为45S5生物玻璃，利用溶胶凝胶法得到，其具有低的熔点，可以实现在低的烧结温度下辅助烧结上述的钙硅酸盐，大大缩短了烧结支架所需要的时间和降低了烧结温度，不需要购买高烧结温度的设备，大大降低了设备成本和制造成本，提高了安全性。

作为进一步优选，所述45S5生物玻璃由下述方法制备：将SiO₂、CaO、Na₂O、P₂O₅以及B₂O₃通过溶胶凝胶法，烧结温度为950～1000℃，保温2～4小时，球磨，从而获得粒度在2μm～10μm的生物玻璃粉体材料。所述SiO₂、CaO、Na2O的摩尔比为2.5～3.5:1.5～2.5:1；所述P₂O₅加入的质量百分比为3～5％；所述B₂O₃加入的质量百分比为1～3％。

作为优选，上述的钙硅酸盐粉末粒度在1μm～10μm；所述的生物玻璃粉末的粒度在2μm～10μm，便于从打印装置上挤出，不堵塞喷头，同时也有利于增加支架的致密度，从而增加支架的强度。

作为优选，还包括确定所述生物玻璃粉体材料的掺杂量的步骤。作为进一步优选，所述的混合粉末中，生物玻璃在混合粉末中所占的质量百分比为0～7％，通过事先把按一定重量的两种粉分别放进球磨罐，经过一定时间的机械球磨混合，得到均匀混合的混合粉体。作为进一步优选，所述生物玻璃在混合粉末中所占的质量百分比为0.1～7％；更进一步优选为1～5％。

作为优选，所述的水凝胶溶液可以是聚乙烯醇溶液，羧甲基纤维素溶液，聚乙二醇溶液中的一种或几种的混合。对于所述的聚乙烯醇溶液和羧甲基纤维素溶液，都是通过将一定质量的粉体材料和一定体积的去离子水混合，在常温下，长时间搅拌后得到。

作为优选，所述的水凝胶溶液可以是浓度为2～10％的聚乙烯醇溶液，也可以是浓度为0.5～3％的羧甲基纤维素溶液，这样的溶液粘度比较合适，利于与混合粉体混合均匀后，得到高粘度的流动性能优异的生物墨水，具有很强的自我支撑性能，最后便于多孔支架的制造。

对于不同比例的粉体，其所需要的凝胶水溶液是不同的，在相同粘度的情况下，生物玻璃掺杂的量越多，所需要的混合粉体相对更少，反之，如果采用相同质量的粉体，生物玻璃掺杂的量越多，在相同水凝胶溶液的情况下，所得到的生物墨水的粘度越高，在一定的粘度范围内，生物墨水还是保持好的流动性能，不影响溶液的挤出和支架的制造，但如果粘度太高，水分蒸发的影响会很严重，导致溶液没有流动性，很难挤出，而且也不利于上下相邻两层线条之间的粘合。作为优选，所述的混合粉体占生物墨水中的质量比为56～65％。

步骤(4)中，将生物墨水加入到与三维打印装置中的挤出装置相连的挤出单元中，选择喷头的尺寸；在这个过程中，需要对所述的挤出单元中的生物墨水进行去泡处理，大气泡的存在，会导致在制造支架的过程中，线条的断开和不连续，甚至是一大片区域内线条的缺失，不利于后面在其上方的线条的打印，即使支架最后打印完成，也会导致支架结构内部出现空缺，影响支架内部孔道结构的完整性和力学强度，小气泡的存在，虽然对支架的制造没有影响，但在支架经过烧结工艺后，会在线条内部产生一些微孔，这些孔会大大降低支架的力学强度，作为优选，采用真空去泡的方法去除挤出单元中的生物墨水内的气泡。本发明中的喷头大小，其截面尺寸是圆形，尺寸在几十微米到几百微米，一般情况下，最后的线条直径为40μm～500μm。

该步骤中，同时包括设置需要打印的支架形状和尺寸，孔的形状和孔径大小，每层的层高，喷头的挤出速度和移动速度，得到按设定轨迹打印的生物墨水线条，完成第一层的打印；

在计算机中可以直接设置打印支架的形状和尺寸，在CAM软件中可以设置孔的形状，如正方形，三角形，六边形，圆形等中的一种或几种的组合，也可以设置孔径的大小，一般在40μm～2000μm之间，每层的层高在30μm～1300μm，溶液的挤出速度主要通过三维打印装置中的挤出装置控制，以保证一个稳定的挤出速度和足够大的挤出力，喷头的移动速度主要通过三维打印装置直接控制，一般情况下，挤出单元中的生物墨水被挤出装置挤出到工作面上，工作面在Z轴运动平台的驱动下沿着Z轴向下运动，挤出单元固定在X轴运动平台上，X轴运动平台安装在Y轴运动平台上，通过X、Y轴运动平台可以实现挤出单元在XY平面内的二维水平运动，通过控制Z轴的运动距离，可以控制上下相邻两层线条之间的粘合程度。

作为优选，挤出单元的移动速度为6～15mm/s。

打印完成第一层后，已打印完的支架线条部分下降一个层高的距离，按照设定的参数开始第二层的制造，第二层的线条底部与第一层的线条顶部线与线之间的接触部位粘合在一起；重复上述打印步骤，直到所有层都制造完成，将整个结构在烘箱中干燥；

作为优选，烘箱的设定温度为100℃，支架在烘箱内的存放时间为24h，便于支架在烘箱内的完全固化。

在烧结步骤中，预先设置烧结工艺参数，包括升温速度，保温时间，温度区间等，开始烧结工艺：

在升温过程中，在450～550℃保温1h左右，用于高温去除结构内的水凝胶物质，在最后的支架内部，只剩下混合的粉末，烧结过程中的升温速度不能太快，太快的话会导致在水凝胶物质快速消失的同时，粉末与粉末之间没有马上粘合在一起，最后导致在烧结过程中整个支架结构的崩塌，太慢的话则会导致温度升到所需要的温度花费的时间会很长，效率低，烧结温度过高，会导致粉末中的晶粒长大，晶界扩散，支架的力学强度变低，烧结温度过低，不利于粉末与粉末之间的融合，对于常规的烧结，要想得到高的支架强度，需要升到很高的温度，本发明采用45S5生物玻璃低温辅助烧结的方法，即可以实现低的烧结温度，又可以通过45S5生物玻璃在达到烧结温度后，融化，流动到钙硅酸盐粉末的内部，填充钙硅酸盐粉末之间的空隙，增加支架结构的致密度，最后达到高的力学强度，同时，对于保温时间，太短的时间会导致粉末融化后，没有移动到间隙中，或者说原先支架内部的间隙没有因为晶界的移动而被排出到外表面，仍然存在，而且，粉末之间的融合也不是很彻底，反之，如果保温时间太长，会导致晶粒的长大，直接降低最后支架的力学强度。

作为优选，所述的烧结温度在1000～1200℃，升温速度为2～4℃/min，进一步优选为2℃/min，保温时间为2～4h。

本发明的方法制造的支架结构内部孔道结构规则，相比于传统方法制造的无序的孔道结构，有更好的力学强度，同时通过烧结工艺的控制和45S5生物玻璃低温辅助烧结，得到了高强度的生物活性多孔支架。

本发明的一种高强度的生物活性多孔支架制造方法，与现有技术相比，具有如下优点：

一、本发明利用三维打印装置，将粉末与水凝胶溶液混合得到生物墨水，利用高粘度的生物墨水具有自我支撑的特性，通过层层叠加的方式制造不同尺寸，不同形状的内部孔道结构完全贯通有序的支架结构，为骨组织的长入提供了一个通道。

二、本发明可以通过更改参数，得到不同孔径，孔形状，侧孔高度的多孔支架。

三、本发明利用45S5生物玻璃低温辅助烧结工艺，制造了高强度的多孔支架，为骨组织的长入提供了一个稳定的生态环境，为前期骨长入提供了一个有力的力学支撑。

四、本发明的支架具有好的生物活性和高的力学强度，可以用在对力学性能要求较高的承重骨部位，在骨组织修复方面能得到很好的应用。

附图说明

图1是本发明的一种高强度的生物活性多孔支架制造方法的流程图；

图2是本发明的粉体的XRD图；

图3是本发明的生物墨水的粘度曲线图；

图4是本发明的支架制造方法所需要的三维打印装置结构示意图；

图5是本发明的三维打印装置工作过程示意图；

图6是本发明的支架烧结工艺温度曲线图；

图7是本发明的去气泡后的支架断面SEM图；

图8是本发明的未去气泡的支架断面SEM图；

图9是本发明的支架断面形貌SEM图；

图10是本发明的支架体外生物活性图；

图11是本发明的支架体外降解力学强度图；

图中：1为挤出装置，2为挤出单元，3为喷头，4为Z轴运动平台，5为工作面，6为X、Y轴运动平台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但这些实施例并不限制本发明的范围。

如图4所示，为本发明的支架制造方法所需要的三维打印装置结构示意图。整个装置包括：挤出单元2，喷头3，工作面5，挤出装置1，Z轴运动平台4，X、Y轴运动平台6。X、Y轴运动平台6由X轴运动平台、Y轴运动平台组成。Y轴运动平台一般由Y轴轨道以及与Y轴轨道滑动配合的Y轴滑动块组成。X轴运动平台一般由X轴轨道以及与X轴轨道滑动配合的X轴滑动块组成，X轴轨道同时与Y轴滑动固定，并随Y轴滑动块滑动。Z轴运动平台4一般包括Z轴轨道以及与Z轴轨道滑动配合的Z轴滑动块。喷头3安装在挤出单元2上，挤出单元2安装在挤出装置1上，挤出装置1安装在X轴运动平台的X轴滑动块上，X轴运动平台安装在Y轴运动平台上，在X、Y轴运动平台6的共同作用下，喷头3能够实现在X、Y轴平面的水平二维方向的运动，以实现在同一层面内线条的打印。工作面5作为支架的底部支撑平面，位于喷头3的正下方，工作面5固定安装在Z轴运动平台4的Z轴滑动块上，在Z轴运动平台4的作用下，实现工作面5的上下运动，从而实现支架结构的层层堆积成型。

挤出装置1为电机丝杆式挤出装置，提供的速度快，挤出力大，挤出状态稳定，精度高。

生物墨水存放在挤出单元2中，可以根据需要更换不同的挤出单元2，方便挤出不同体积的生物墨水，达到不同尺寸的支架的制造。

实施例1：

如图1所示，为本发明的一种高强度的生物活性多孔支架制造方法的流程图，具体实施步骤如下：

(1)制备β-硅酸钙粉体材料和45S5生物玻璃粉体材料：

β-硅酸钙粉体材料：将1L的0.5mol/L Ca(NO₃)₂水溶液的pH值调节到11.5，再将该溶液逐滴滴加到体积为1L的0.5mol/L Na₂SiO₃水溶液中，滴加完毕后继续搅拌480分钟，然后将反应沉积物过滤，用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，在80℃下烘干，经950℃下煅烧3小时，再球磨5小时，从而获得粒度在1μm～10μm的β-硅酸钙粉体。经过X-射线衍射测试，证明该粉体物相为纯的β-硅酸钙，如图2中A所示。

45S5生物玻璃粉体材料：45S5生物玻璃粉体由SiO₂、CaO、Na₂O按摩尔比3:2:1，和4wt％P₂O₅以及2wt％B₂O₃组成，通过溶胶凝胶法，烧结温度在980℃，保温3小时，再球磨4小时，从而获得粒度在2μm～10μm的45S5生物玻璃，其X-射线衍射测试如图2中B所示。

(2)选定45S5生物玻璃粉体的掺杂量为1％：称取99gβ-硅酸钙粉体和1g 45S5生物玻璃，一起放到球磨机上搅拌3小时，得到含1wt％45S5生物玻璃的混合粉末，表示为CSi-BG1，其X-射线衍射测试如图2中C所示。图2中C中同时对45S5生物玻璃粉体的掺杂量为2％、3％的混合粉末进行了检测。

(3)制备用于粘结混合粉末的聚乙烯醇凝胶水溶液：

称取一定质量的聚乙烯醇粉体，将其与一定体积的去离子水混合，在常温下搅拌后8小时后得到质量百分比浓度为8％的聚乙烯醇溶液。

(4)把制备好的混合粉末和制备好的聚乙烯醇凝胶水溶液混合均匀，得到高粘度的生物墨水：称取27g混合粉末，加入到质量为20g的聚乙烯醇溶液中，搅拌均匀后得到混合粉末的质量比占57％的生物墨水，其粘度曲线如图3所示。图3中，同时对对45S5生物玻璃粉体的掺杂量为0％、2％、3％的混合粉末进行了检测。

(5)将步骤(4)中配好的生物墨水加入到与三维打印装置中的挤出装置1相连的挤出单元2中，然后进行真空去泡处理，选择喷头3的截面尺寸为圆形，孔径为500μm。

(6)在计算机中设置需要打印的支架形状为立方体，尺寸为10*10*10mm，在CAM软件中设置孔的形状为正方形，孔径大小为300μm，每层的层高为100μm，喷头的挤出速度主要由喷头的直径和喷头的移动速度控制，是被动参数，喷头的移动速度为10mm/s，将CAM软件得到的三维打印装置可以识别的G代码输入到三维打印装置。

(7)开始制造支架：三维打印装置回零，喷头3运动到所需的位置，工作面5在Z轴运动平台4的控制下移动到距离喷头3底部1个层高距离的位置，然后喷头3在X、Y轴运动平台6的共同作用下，得到按设定轨迹打印的生物墨水线条，完成第一层的打印，如图5中(a)所示。

(8)已打印完的支架线条部分在工作面5的带动下下降一个层高的距离，按照设定的参数开始第二层的制造，第二层的线条底部与第一层的线条顶部线与线之间的接触部位粘合在一起，如图5中(b)所示。

(9)重复步骤(8)，直到所有层都制造完成，得到完整的多孔支架结构，如图5中(c)所示。

(10)将整个结构在100℃烘箱中干燥24小时，然后取出结构，放进高温炉；

(11)设置烧结工艺参数：高温炉以2℃/min的升温速度先上升到500℃，并在500℃保温1小时，然后再以同样的升温速度上升到1080℃，并保温4小时，最后冷却到室温，如图6所示。

(12)待结构烧制结束后，从高温炉中取出结构，得到高强度的生物活性多孔支架，支架的断面结构SEM图如图7所示，其抗压强度为48MPa，孔隙率为60.4±0.7％，在扫描电镜下观察，相对于没有参杂45S5生物玻璃粉体时，相同条件下，其断面高度烧结，而且致密，如图9所示。

实施例2：

同实施例1，区别在于步骤(5)中，未对挤出单元中的生物墨水进行真空去泡处理，其他条件不变，最后得到的多孔支架的线条上有许多微孔，如图8所示，其抗压强度为16.1MPa，孔隙率为65±1.5％，这些微孔大大降低了支架的强度。

实施例3：

同实施例1，区别在于步骤(11)中，对支架结构的烧结温度变为1000℃保温4小时，其他条件不变，所得到的多孔支架的抗压强度为13.2MPa，孔隙率为68.2±0.8％，在扫描电镜下观察，其断面不够致密，有好多微孔，如图9所示。

实施例4：

同实施例1，区别在于步骤(11)中，对支架结构的烧结温度升温为1150℃保温4小时，其他条件不变，所得到的多孔支架的抗压强度为23.1MPa，孔隙率为60.9±1.1％，在扫描电镜下观察，其断面的晶粒已经明显长大，而且看不到明显的晶界，如图9所示。

实施例5：

同实施例1，区别在于步骤(2)中，生物玻璃的掺杂量为0wt％，其他条件不变，所得到的多孔支架的抗压强度为21.1MPa，孔隙率为24.8±1.9％，在扫描电镜下观察，其断面不够致密，有好多微孔，如图9所示。

实施例6：

同实施例1，区别在于步骤(2)中，生物玻璃的掺杂量为2wt％，其他条件不变，所得到的多孔支架的抗压强度为30MPa，孔隙率为64.3±3.2％。

实施例7：

同实施例1，区别在于步骤(2)中，生物玻璃的掺杂量为3wt％，其他条件不变，所得到的多孔支架的抗压强度为26.2MPa，孔隙率为64±2.7％。

实施例8：

根据上述实施例1～7，发明人又对生物玻璃掺杂量为0wt％和1wt％的烧结温度为1080℃的支架进行了生物活性实验，分别把这两种不同生物玻璃掺杂量的支架在模拟体液中浸泡24小时和96小时后，在SEM观察到表面形成仿生类骨磷灰石沉积层，表明支架具有优良的生物活性，如图10所示。经力学测试后，该多孔材料浸泡前后的抗压强度表现出先上升后下降的趋势，并且强度比初始的强度要高，这是由于在支架的表面观察到的磷灰石沉积层的原因，其堵住了多孔支架内部的空隙，又提供了高的抗压强度，所以导致支架的强度有明显的上升，后面强度下降是因为支架的降解占主要因素，所以支架强度慢慢下降，但在经过21天后，抗压强度仍然维持在60MPa以上，如图11所示，显著高于没有掺杂生物玻璃的纯的硅酸钙多孔支架，50MPa，也高于其他方法制造的生物多孔支架材料的强度。

Claims

1.一种高强度的生物活性多孔支架制造方法，其特征在于，包括：

(2)制备用于粘结所述混合粉体的凝胶水溶液；

(5)将整个多孔支架结构在烘箱中干燥，再通过生物玻璃辅助烧结，冷却得到高强度的生物活性多孔支架；

步骤(1)中，所述的生物活性粉体材料为钙硅酸盐，所述钙硅酸盐选自β-硅酸钙、α-硅酸钙或两者任意比例的复合物，其粉末粒度在1μm～10μm；所述的生物玻璃粉体材料的粒度在2μm～10μm；

所述的混合粉末中，生物玻璃粉体材料在混合粉体中所占的质量百分比为0.1～7％，通过事先把按一定重量的两种粉分别放进球磨罐，经过一定时间的机械球磨混合，得到均匀混合的混合粉体；

步骤(2)中，所述的凝胶水溶液为浓度为2～10％的聚乙烯醇溶液，或者浓度为0.5～3％的羧甲基纤维素溶液；

步骤(3)中，所述的混合粉末占生物墨水中的质量百分比为56～65％；

步骤(4)中，将生物墨水加入到与三维打印装置中的挤出装置相连的挤出单元中，在这个过程中，采用真空去泡的方法去除挤出单元中的生物墨水内的气泡；

步骤(5)中，所述的烧结温度在1000～1200℃，到达烧结温度前的升温速度为2～4℃/min，保温时间为2～4h。

2.根据权利要求1所述的高强度的生物活性多孔支架制造方法，其特征在于，所述生物墨水线条的直径为40μm～500μm；所述生物墨水线条的层高为30μm～1300μm；所述孔道的孔径为40μm～2000μm，孔道横截面的形状为正方形，三角形，六边形，圆形中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的高强度的生物活性多孔支架制造方法，其特征在于，所述生物玻璃粉体材料由下述方法制备：

将SiO₂、CaO、Na₂O、P₂O₅以及B₂O₃通过溶胶凝胶法，烧结温度为950～1000℃，保温2～4小时，球磨，从而获得粒度在2μm～10μm的生物玻璃粉体材料。

4.根据权利要求3所述的高强度的生物活性多孔支架制造方法，其特征在于，所述SiO₂、CaO、Na₂O的摩尔比为2.5～3.5:1.5～2.5:1；所述P₂O₅加入的质量百分比为3～5％；所述B₂O₃加入的质量百分比为1～3％。