《T-CAMDI 006-2023 增材制造磷酸鈣生物陶瓷骨修復(fù)材料》

ICS11.040.40

CCSC35

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CAMDI006—2023

增材制造磷酸鈣生物陶瓷骨修復(fù)材料

AdditiveManufacturingCalciumPhosphateBioceramicBoneRepairing

Materials

（征求意見(jiàn)稿）

2023-××-××發(fā)布2023-××-××實(shí)施

中國(guó)醫(yī)療器械行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布

T/CAMDIXXXX—2023

增材制造磷酸鈣生物陶瓷骨修復(fù)材料

1范圍

本文件規(guī)定了增材制造磷酸鈣生物陶瓷骨修復(fù)材料的術(shù)語(yǔ)和定義、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、材料要求、

產(chǎn)品要求、試驗(yàn)方法、質(zhì)量控制、包裝、標(biāo)簽及產(chǎn)品說(shuō)明書。

本文件適用于以羥基磷灰石、β-磷酸三鈣或二者的復(fù)合物為原材料，通過(guò)增材制造技術(shù)生產(chǎn)的磷

酸鈣生物陶瓷骨修復(fù)材料。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T1871.1磷礦石和磷精礦中五氧化二磷含量的測(cè)定磷鉬酸喹啉重量法和容量法

GB/T1871.4磷礦石和磷精礦中氧化鈣含量的測(cè)定溶劑法

GB/T16886.1醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)第1部分：風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程中的評(píng)價(jià)與試驗(yàn)

GB23101.3外科植入物羥基磷灰石第3部分：結(jié)晶度和相純度的化學(xué)分析和表征

GB23101.6外科植入物羥基磷灰石第6部分：粉末

GB/T35351增材制造術(shù)語(yǔ)

GB/T41672外科植入物骨誘導(dǎo)磷酸鈣生物陶瓷

GB/T42061醫(yī)療器械質(zhì)量管理體系用于法規(guī)的要求

YY/T0640無(wú)源外科植入物通用要求

YY/T0683外科植入物用β-磷酸三鈣

YY/T1558.3外科植入物磷酸鈣第3部分羥基磷灰石和β-磷酸三鈣骨替代物

YY/T1716組織工程醫(yī)療器械產(chǎn)品陶瓷和礦物質(zhì)支架的表征

中華人民共和國(guó)藥典2020年版四部

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T35351和YY/T1716界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

原材料rawmaterial

用于制備磷酸鈣生物陶瓷的基本原料，本標(biāo)準(zhǔn)指羥基磷灰石（HA）粉末、β-磷酸三鈣（β-TCP）

粉末及二者復(fù)合的雙相磷酸鈣陶瓷（BCP）粉末。

3.2

素坯greenbody

1

T/CAMDIXXXX—2023

磷酸鈣生物陶瓷粉末經(jīng)增材制造技術(shù)制備的具有一定形狀、尺寸和力學(xué)強(qiáng)度的坯體，成分包括磷酸

鈣生物陶瓷粉末和加工助劑。

3.3

增材制造磷酸鈣生物陶瓷骨修復(fù)材料additivemanufacturingcalciumphosphatebioceramic

bonerepairingmaterials

以磷酸鈣生物陶瓷粉末（HA、β-TCP、BCP）為原材料，通過(guò)增材制造方式成型，然后經(jīng)清洗、燒

結(jié)等一系列工藝制備而成的生物陶瓷骨修復(fù)產(chǎn)品。

3.4

宏孔macropore

尺寸大于100μm的孔。

[來(lái)源：YY/T1716-2020,定義3.3]

3.5

總孔隙率totalporosity

孔隙總量占陶瓷產(chǎn)品總體積的比例。

[來(lái)源：改寫于GB/T41672-2022,定義3.9]

4產(chǎn)品設(shè)計(jì)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程如圖1所示：

圖1產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程圖

4.1宏孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

利用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)增材制造磷酸鈣生物陶瓷骨修復(fù)材料的宏孔結(jié)構(gòu)單元，包括但不限于宏孔形狀

和尺寸，宏孔結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)制造商要求進(jìn)行反求設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)模型中應(yīng)描述宏孔結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，該特征參數(shù)

應(yīng)能反應(yīng)宏孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)且容易測(cè)量，若燒結(jié)后特征參數(shù)不符合要求，應(yīng)對(duì)三維模型進(jìn)行優(yōu)化，直至符合

要求。參見(jiàn)附錄A圖1的示例。

2

T/CAMDIXXXX—2023

4.2外形設(shè)計(jì)

利用計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)建三維模型，模型尺寸應(yīng)根據(jù)素坯燒結(jié)后收縮率和產(chǎn)品尺寸要求進(jìn)行反求設(shè)計(jì)。

若產(chǎn)品燒結(jié)后尺寸不符合要求，應(yīng)對(duì)三維模型進(jìn)行優(yōu)化，直至符合要求。制造商應(yīng)規(guī)定產(chǎn)品尺寸及其公

差范圍。

5驗(yàn)證

5.1增材制造設(shè)備及軟件驗(yàn)證

制造商應(yīng)對(duì)增材制造設(shè)備及軟件進(jìn)行驗(yàn)證。

5.2成型精度驗(yàn)證

制造商應(yīng)規(guī)定素坯宏孔孔徑尺寸允差和外形尺寸允差。應(yīng)對(duì)增材制造成型主要工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，

對(duì)打印完成后的素坯與原始設(shè)計(jì)的三維數(shù)據(jù)對(duì)比，結(jié)果需滿足規(guī)定的尺寸，除了滿足尺寸要求，還應(yīng)考

慮素坯的開(kāi)裂情況，若成型后的素坯存在開(kāi)裂，應(yīng)通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)或更換加工助劑解決。參見(jiàn)附錄A

圖2原始三維模型示例和圖3的素坯示例。

5.3燒結(jié)工藝驗(yàn)證

制造商應(yīng)規(guī)定產(chǎn)品尺寸和允差，對(duì)燒結(jié)工藝進(jìn)行驗(yàn)證。應(yīng)對(duì)加工助劑引入的元素應(yīng)進(jìn)行殘留分析，

對(duì)燒結(jié)完成后的產(chǎn)品進(jìn)行鈣磷比、晶相、紅外檢測(cè)，明確加工助劑對(duì)于產(chǎn)品的影響。

6材料要求

6.1原材料要求

增材制造磷酸鈣生物陶瓷骨修復(fù)材料的原材料應(yīng)優(yōu)先選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)

準(zhǔn)規(guī)定的外科植入物原材料。HA粉末的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合GB23101.6中的規(guī)定，β-TCP粉末的各項(xiàng)

技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合YY/T0683中的規(guī)定。BCP粉末應(yīng)標(biāo)明兩種組分的含量比例，除了滿足以上要求外，原

材料粉末應(yīng)滿足增材制造具體加工工藝和產(chǎn)品質(zhì)量控制的要求。

6.2加工助劑要求

加工助劑（光敏樹(shù)脂、粘結(jié)劑等）應(yīng)進(jìn)行灰分測(cè)試，并對(duì)灰分進(jìn)行元素分析。若加工助劑內(nèi)含鈣磷

元素，對(duì)最終產(chǎn)品性能可能會(huì)產(chǎn)生影響，應(yīng)要對(duì)這種影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。

7產(chǎn)品要求

7.1外觀

增材制造磷酸鈣生物陶瓷骨修復(fù)材料應(yīng)無(wú)肉眼可見(jiàn)的雜色物，表面應(yīng)無(wú)明顯缺陷和裂紋。

3

T/CAMDIXXXX—2023

7.2晶相定性及定量

單相磷酸鈣生物陶瓷組分含量應(yīng)不低于結(jié)晶相標(biāo)稱值的95%；雙相磷酸鈣陶瓷中HA和β-TCP總含

量不低于95%，且兩種晶相含量絕對(duì)值公差應(yīng)為±5%。

7.3鈣磷比

單相HA應(yīng)為1.65～1.82，單相β-TCP應(yīng)為1.47～1.53，雙相陶瓷應(yīng)為1.50～1.67。

7.4加工助劑殘留量

產(chǎn)品制備過(guò)程中若使用了加工助劑，應(yīng)建立加工助劑殘留量的要求。

7.5總孔隙率

需對(duì)產(chǎn)品總孔隙率進(jìn)行測(cè)試，建立并規(guī)定產(chǎn)品的孔隙率允差。

7.6宏孔孔徑

需對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行宏孔孔徑測(cè)試，建立并規(guī)定產(chǎn)品的宏孔孔徑允差。

7.7標(biāo)準(zhǔn)件的抗壓強(qiáng)度

應(yīng)≥1.5MPa。

7.8微量元素極限含量

As≤3mg/kg，Cd≤5mg/kg，Hg≤5mg/kg，Pb≤30mg/kg。

7.9重金屬元素總量（以鉛計(jì)）

應(yīng)≤50mg/kg。

7.10pH值

浸提液pH變化不應(yīng)超過(guò)初始值的0.3。

7.11細(xì)菌內(nèi)毒素

應(yīng)≤20EU/件。

7.12無(wú)菌

產(chǎn)品應(yīng)無(wú)菌。

7.13生物相容性

產(chǎn)品生物學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)符合GB/T16886.1的規(guī)定，結(jié)果應(yīng)表明無(wú)不可接受的生物學(xué)危害。

8試驗(yàn)方法

8.1外觀

將樣品放在白色容器中，在正常視力或矯正視力下檢查產(chǎn)品，結(jié)果應(yīng)符合7.1的要求。

8.2晶相定性及定量

4

T/CAMDIXXXX—2023

按照GB/T23101.3的X射線衍射法，或者經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的其他方法，結(jié)果應(yīng)符合7.2的要求。

8.3鈣磷比

按照GB/T1871.1測(cè)定磷含量，按照GB/T1871.4測(cè)定鈣含量。并據(jù)此計(jì)算鈣(Ca)，磷(P)原子比，

結(jié)果應(yīng)符合7.3的要求。

注：也可使用GB/T23101.3中規(guī)定的方法進(jìn)行。

8.4加工助劑殘留

根據(jù)使用的加工助劑特點(diǎn)進(jìn)行殘留測(cè)試，可采用紅外、熱重或其它適用的方法檢測(cè)，結(jié)果應(yīng)符合

7.4的要求。

8.5總孔隙率

可采用GB/T41672中的密度法進(jìn)行測(cè)試，或采用CT或其它適用的方法檢測(cè)，結(jié)果應(yīng)符合7.5的要

求。

8.6宏孔孔徑

可采用YY/T1558.3描述的隨機(jī)選取某一孔橫截面的掃描電鏡照片中測(cè)量特征孔的直徑，如適用，

也可采用光學(xué)顯微鏡方法進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果應(yīng)符合7.6的要求。

8.7標(biāo)準(zhǔn)件的抗壓強(qiáng)度

抗壓強(qiáng)度測(cè)試采用相同原材料、相同孔結(jié)構(gòu)、相同工藝制造的標(biāo)準(zhǔn)件。標(biāo)準(zhǔn)件建議采用0°和90°

兩種打印方向制備出長(zhǎng)（10±1）mm，寬（10±1）mm，高（10～15）mm的塊狀樣品或直徑（10±1）mm，

高（10～15）mm的圓柱體樣品，抗壓強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，采用平行于打印方向擺放?；蛘哂霉潭ù蛴》较蛑?/p>

備出（10±1）mm的正方體，抗壓強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，分別采用平行和垂直于打印方向擺放。對(duì)每種樣品分別

測(cè)試5個(gè)，計(jì)算每個(gè)樣品受力面的面積，記做S，將試樣放置在材料試驗(yàn)機(jī)下壓板的中心位置，以

（0.50±0.05）mm/min的加載速度施加負(fù)荷，直至樣品破壞。記錄樣品破壞時(shí)的最大負(fù)荷值記為P，按

照以下公式計(jì)算抗壓強(qiáng)度R：

R=P/S

每一個(gè)樣品的計(jì)算結(jié)果均符合7.7的要求。

8.8微量元素極限含量

微量元素極限含量按照《中華人民共和國(guó)藥典》（2020版）四部通則“0411電感耦合等離子體發(fā)射

原子光譜法”檢測(cè)，結(jié)果應(yīng)符合7.8的要求。

8.9重金屬總量（以鉛計(jì)）

按照《中華人民共和國(guó)藥典》（2020版）四部通則“0821重金屬檢查法”進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果應(yīng)符合7.9

的要求。

8.10pH值

按照GB/T41672中的方法，將3份樣品放置于37℃±1℃和pH=7.3±0.1的三羥甲基氨基甲烷

（TRIS）緩沖液中，載于轉(zhuǎn)速200r/min的搖床，時(shí)間分別為0h、24h、48h和72h。在浸泡0h、

24h、48h和72h后，輕輕倒出液體，混勻，通過(guò)pH計(jì)讀數(shù)檢測(cè)結(jié)果應(yīng)符合7.10的規(guī)定。

5

T/CAMDIXXXX—2023

8.11細(xì)菌內(nèi)毒素

按照《中華人民共和國(guó)藥典》（2020版）四部通則“1143細(xì)菌內(nèi)毒素檢查法凝膠法”檢測(cè)，結(jié)果應(yīng)

符合7.11的要求。

8.12無(wú)菌

按照《中華人民共和國(guó)藥典》（2020版）四部通則“1101無(wú)菌檢查法直接接種法”檢測(cè)，結(jié)果應(yīng)符

合7.12的要求。

8.13生物相容性

按照GB/T16886.1中對(duì)于長(zhǎng)期植入醫(yī)療器械（接觸部位是組織/骨）對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目進(jìn)行，結(jié)果應(yīng)

符合7.13的要求。

9質(zhì)量控制

應(yīng)符合GB/T42061中的規(guī)定。

10包裝、標(biāo)簽及產(chǎn)品說(shuō)明書

應(yīng)符合YY/T0640中的規(guī)定。

6

T/CAMDIXXXX—2023

附錄A

（資料性）

增材制造磷酸鈣生物陶瓷的宏孔結(jié)構(gòu)單元、外形設(shè)計(jì)及素坯

示例1示例2

注：1、示例1中的d代表設(shè)計(jì)的宏孔直徑

2、示例2中的a代表設(shè)計(jì)的絲間距，Φ代表絲徑

圖1設(shè)計(jì)的宏孔結(jié)構(gòu)單元示意圖

示例1示例2

注：1、示例1中的a、b和h分別代表設(shè)計(jì)的三維長(zhǎng)方體模型的長(zhǎng)、寬和高，d代表宏孔直徑

2、示例2中的a、b和h分別代表設(shè)計(jì)的三維長(zhǎng)方體模型的長(zhǎng)、寬和高，d代表絲間距，Φ代表絲徑

圖2構(gòu)建的產(chǎn)品外形三維模型示意圖

7

T/CAMDIXXXX—2023

素坯示例1素坯示例2

注：1、示例1中的a、b和h分別代表素坯的長(zhǎng)、寬和高，d代表素坯宏孔直徑

2、示例2中的a、b和h分別代表素坯的長(zhǎng)、寬和高，d代表絲間距，Φ代表絲徑

圖3素坯圖片

8

T/CAMDIXXXX—2023

參考文獻(xiàn)

[1]GB23101.3外科植入物羥基磷灰石第3部分：結(jié)晶度和相純度的化學(xué)分析和表征

[2]T/CSBM0009-2021生物醫(yī)用β-磷酸三鈣納米粉體

[3]CollinsMN,RenG,YoungK,etal.ScaffoldFabricationTechnologiesand

Structure/FunctionPropertiesinBoneTissueEngineering[J].AdvancedFunctionalMaterials.

2021,Vol.31(21):2010609.

[4]BoseS,VahabzadehS,BandyopadhyayA.Bonetissueengineeringusing3Dprinting[J].

MaterialsToday.2013,Vol.16(12):496-504.

[5]邵惠鋒,賀永,傅建中.增材