本发明涉及生物工程，具体涉及一种复合渐变式骨支架的制备方法。
背景技术：
1、目前，骨修复支架通常由立方体结构或菱形结构等重复堆叠生成，由于骨骼本身具有不均匀渐变结构，均匀支架作为植入物，其与骨的匹配度并不好，传统均匀多孔支架难以模拟天然骨的力学性能和生物相容性，而且在外部加载条件下，内部均匀的支架可能会超过自身的力学性能。三周期最小表面(tpms)结构由特定的方程组成，这些方程在空间中周期性分布，通过改变方程，可以得到不同的形状和孔径，它具有优良的承载能力和较大的比表面积，非常适合于支架结构。
2、近年来也有骨修复支架将三周期最小表面(tpms)与均匀骨支架结合起来形成仿天然骨结构的技术，但是这些tpms骨修复支架仅仅从单一梯度变化来实现，与天然骨结构在力学性能和渗透率上相差较远。因此，鉴于人体活动的复杂性，自然骨的受力特性复杂，亟需一种复合渐变式的tpms骨修复支架能更好的诱导细胞迁移、增殖，更好地模拟天然骨的解剖结构在临床上具有重要的应用意义。
技术实现思路
1、为解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种复合渐变式骨支架的制备方法，使制备的骨支架梯度结构并不局限在单一变化上，具有在几何形状、刚度、孔隙率、密度方面渐变转变的特性，可以提高组织再生的潜力，而且能够更好的平衡骨支架的力学性能和生物性能。
2、为实现上述目的，本发明采用以下方案：
3、一种复合渐变式骨支架的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、选取晶胞gyroid、晶胞schwarz和晶胞diamond的三种tpms晶胞作为构建骨支架结构的基础；
5、s2、将上述三种tpms晶胞分别参数化建模设计获得三种均匀支架即均匀支架g、均匀支架s和均匀支架d；
6、s3、选取孔隙率渐变范围和单胞大小渐变范围，基于通过模块ramp定义的孔隙率渐变方式和单胞大小渐变方式获得多种渐变组合，然后分别与s2中获得的均匀支架g、均匀支架s和均匀支架d相结合，得到多种渐变骨支架模型；
7、s4、将s3中获得的多种渐变骨支架模型进行有限元分析，获得每个渐变骨支架模型的应力云图，验证基于力学角度设计的所述渐变骨支架模型作为骨支架的可行性；
8、s5、基于s4中的有限元分析，收集在力学仿真中渐变骨支架模型所受的支反力，计算s3中获得的多种渐变骨支架模型的弹性模量，筛选出符合自然骨弹性模量且力学性能优良的渐变骨支架模型；
9、s6、将s3中获得的多种渐变骨支架模型分别进行流体分析前的处理，然后导出获得msh格式的多种预处理渐变骨支架模型，进而导入ansys中，通过分析渗透率筛选出符合自然骨渗透率范围要求的渐变骨支架模型；
10、s7、将s6中导入ansys的多种预处理渐变骨支架模型分别进行壁面切应力分析，获得适合细胞生长区域占比大的渐变骨支架模型；
11、s8、基于s4、s5、s6、s7中筛选出的渐变骨支架模型进行综合筛选，得到在力学性能、弹性模量、渗透率和壁面切应力方面与自然骨都相符合的最终渐变骨支架模型；
12、s9、将s8获得的最终渐变骨支架模型导出为stl格式，使用3d打印技术打印出渐变式骨支架。
13、进一步的，步骤s2中，三种tpms晶胞建模设计采用的方程式如下：
14、晶胞gyroid的方程式：
15、
16、晶胞diamond的方程式：
17、
18、晶胞schwarz的方程式：
19、
20、其中，t代表支架中晶胞大小，x，y，z分别代表坐标轴的三个方向，c为曲面偏执大小。
21、进一步的，步骤s3中，所述孔隙率渐变范围设置为50％-80％，所述单胞大小渐变范围设置为1.5mm-3mm；所述孔隙率渐变方式和单胞大小渐变方式通过ramp模块中的scalar field沿中轴线径向由内向外的方法定义。
22、进一步的，步骤s3中，定义‘i1’代指孔隙率渐变方式为由大到小，定义‘i2’代指孔隙率渐变方式为由小到大；定义‘ⅱ1’代指单胞大小渐变方式为由大到小，定义‘ⅱ2’代指单胞大小渐变方式为由小到大。
23、进一步的，多种渐变组合的方法为：分别将两种孔隙率变化方式和两种单胞大小变化方式无序排列组合，共得到四种渐变组合：i1ⅱ1、i1ⅱ2、i2ⅱ1、i2ⅱ2，四种渐变组合和三种均匀支架结合得到12种渐变骨支架模型。
24、进一步的，步骤s6中，流体分析前的处理包括如下步骤：首先在ntop软件中将s3中获得的多种渐变骨支架模型使用布尔运算获得各渐变骨支架模型的流体域，然后由模块mesh from implicit body对所述流体域进行初步网格划分，最后通过模块remeshsurface对初步网格划分的流体域进行优化。
25、进一步的，步骤s9中，使用3d打印技术制备打印所述渐变式骨支架的方法为：步骤一、将stl文件导入3d打印机；步骤二、选择ti-6al-4v粉末在3d打印上进行铺撒、打印和烧结；步骤三、多次重复步骤二，层层打印获得所述渐变式骨支架。
26、本发明具有的有益效果为：本方案将晶胞种类、孔隙率和单胞大小结合起来共同构建骨支架结构模型，从力学性能、弹性模量、渗透率和壁面切应力方面筛选出与自然骨都相符合的最终渐变骨支架模型，能够更好地模拟天然骨的解剖结构，具有在几何形状、刚度、孔隙率、密度方面渐变转变的特性，可以提高组织再生的潜力，而且能够更好的平衡骨支架的力学性能和生物性能。
1.一种复合渐变式骨支架的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种复合渐变式骨支架的制备方法，其特征在于：步骤s2中，三种tpms晶胞建模设计采用的方程式如下：
3.根据权利要求1所述的一种复合渐变式骨支架的制备方法，其特征在于：步骤s3中，所述孔隙率渐变范围设置为50％-80％，所述单胞大小渐变范围设置为1.5mm-3mm；所述孔隙率渐变方式和单胞大小渐变方式通过ramp模块中的scalar field沿中轴线径向由内向外的方法定义。
4.根据权利要求3所述的一种复合渐变式骨支架的制备方法，其特征在于：步骤s3中，定义‘i1’代指孔隙率渐变方式为由大到小，定义‘i2’代指孔隙率渐变方式为由小到大；定义‘ⅱ1’代指单胞大小渐变方式为由大到小，定义‘ⅱ2’代指单胞大小渐变方式为由小到大。
5.根据权利要求4所述的一种复合渐变式骨支架的制备方法，其特征在于：步骤s3中，多种渐变组合的方法为：分别将两种孔隙率变化方式和两种单胞大小变化方式无序排列组合，共得到四种渐变组合：i1ⅱ1、i1ⅱ2、i2ⅱ1、i2ⅱ2，四种渐变组合和三种均匀支架结合得到12种渐变骨支架模型。
6.根据权利要求1所述的一种复合渐变式骨支架的制备方法，其特征在于：步骤s6中，流体分析前的处理包括如下步骤：首先在ntop软件中将s3中获得的多种渐变骨支架模型使用布尔运算获得各渐变骨支架模型的流体域，然后由模块mesh from implicit body对所述流体域进行初步网格划分，最后通过模块remesh surface对初步网格划分的流体域进行优化。
7.根据权利要求1所述的一种复合渐变式骨支架的制备方法，其特征在于：步骤s9中，使用3d打印技术打印所述渐变式骨支架的方法为：
