一种用于骨板、骨钉、骨块的材料的制备方法

文档序号:1148644阅读:368来源:国知局
专利名称:一种用于骨板、骨钉、骨块的材料的制备方法
技术领域
本发明涉及用于一种硬组织修复材料的制备方法,尤其是一种用于骨板、骨钉、骨块的材料 的制备方法。 技术背景骨创伤是外科临床的常见疾病,在我国,由各种原因引起骨损伤、脊柱融合、骨割中患者每 年高达一千万余,其中需使用骨修复材料的约占50万例。随着人口结构的老龄化、交通和制, 的发展、环境污染的日益严重,这个数字还在不断攀升。骨组织的病变和损伤直接影响人们的生 活质量,因此骨组织损伤的修复一直是人们非常关注的医学研究课题。采用人工材料植入体内修 复或替代病变及损伤骨组织是临床上主要的治疗方法。目前临床可供使用的可吸收性骨折内固定装置主要是自增强聚乳酸类材料,像聚己内酯、左 旋聚乳酸及己内酯/左旋聚乳酸共聚物等。该类材料从初始弯曲强度来看,已基本能满足临床{顿 要求,但在随后的体外、体内降解性实验中发现,上述材料均降解过快。因此复合型生物活性骨 组织修复材料是当前的研究热点。由于生物体是一个非常复杂的系统,生物组织实际上是一个非 常复杂的复合材料,因此任何单一组分的生物材料都存在这样或那样的缺陷,而通过复合有可能 制备出具有接近生物组织特性的生物材料,实现理想的骨组织修复目标。甲壳素及其衍生物纤维 是一种生物相容性优良的天然高分子,可以在体内由溶菌酶缓慢,成糖类而被人体吸收,甲壳 素及其衍生物纤维除具有上述优良的生物相容性和生物糊率性外,还有适当的强度和模量,可以 缓和聚 L酸,时酸性产物弓I起的无菌性炎症,并且在体系中可以作为支撑框架,避免由于聚乳酸1W过快而引起材料强度急剧下降的弊端。羟基磷灰石是是自然骨的主要组成部分,在复合骨组织修复中提供生物活性和生物降解性,相容剂可以有效地改善羟基磷灰石和聚乳酸基体之间的界面相容性。发明内容本发明的目的在于皿一种用于骨板、骨钉、骨块的材料的制备方法,该材料合成^K牛温和, 纯化简单,实用性强,易于工业化生产。本发明的用于骨板、骨钉、骨块的材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤(1)将生物医学纤维、羟基磷灰石、聚乳酸、相容剂置于双螺杆挤出机中,在120 190'C下 熔融共混;螺杆$|3110-300r/min,或者将生物医学纤维、羟基磷灰石、聚乳酸、相容剂置于转矩流变仪中,在12(M9(TC下熔融共 混,繊为10-300r/min,扭矩达到平衡后,取出共混料;
上述两种方式中,各原料的质量份数均如下 生物医学纤维5~50羟基磷灰石 10~60 聚乳酸 40~90 相容剂 1~10;或者将聚乳酸以及用聚乳酸大分子单体接枝的羟 灰石溶鹏氯仿中,混匀,然后加入生物医 学纤维均匀分散在J^混合溶液中,待氯仿挥发后真空干燥制得薄膜;或者 '将聚乳酸和生物医学纤维编织成网状结构,在网状结构的空隙中加入用聚乳酸大M单体接 枝的羟基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液,待溶剂挥发后真空干燥;上述两种方式中,各原料的质量份数均如下生物医学纤维5~50羟基磷灰石 10~60 聚乳酸 40~90;(2)将步骤(1)得到的材料在平板硫化机上于12(M90。C, 10 20MPa下加压10 30min, 得到用于骨板、骨钉、骨块的材料;或者将步骤(1)得到的材料经ZK槽冷却后,以自为10-40r/min的切粒lfliS行切粒,得到粒料 产物,干燥后用精密注射机注射成型得到用于骨板、骨钉、骨块的材料。所述生物医学纤维是胶原纤维、甲壳素、壳聚糖纤维、聚乳酸、聚乙交酯丙交酯共聚物纤维、聚乙交酯纤维、聚(e—羟基丁酸)酯纤维、海藻酸纤维或聚己内酯纤维中的一种或多种。所述的生物医学纤维表面接枝羟基、羧基或氨基。所述生物医学纤维是壳聚糖接枝丙交酯共聚物、壳聚糖接枝聚乳酸或壳聚糖接枝丙交酯。 所述羟基磷灰石用含有双键的硅烷偶联剂处理,然后和含有端双键的聚乳酸大分子单体进行共聚。所述相容剂为聚乳駄針单体和羟翻灰石的接枝物或丙交酯和聚乳酸的接枝物。所述羟翻灰石是 级或纳微。所述羟 灰石是纳米级。本发明的有益效果是该用于骨板、骨钉、骨块的材料的帝U备方法实用性强,易于工业化生产, 显著提高骨修复材料的机械力学性能,该骨修复材料的4顿可以替代部分进口产品。 具体实駄式实施例1羟基磷灰石采用沉淀法制备得到,^il灰石浆料在IOO'C烘干后,磨细,过筛,将壳聚糖纤 维、聚乳酸、相容齐赃9(TC真空干燥,依次按质量比例为40/10/45/5将四种物料加入高速混合机 混匀,再加A^螺杆挤出机熔融共混挤出。设定的熔融》鹏区依次为160°C, 165°C, 165°C, 170
。C, 17(TC和165。C;主螺杆糊为140转/射中,加料螺杆繊为14转/射中,挤出产物经7K槽冷 却后,以,为12转/辦中的切粒Mfi^刀粒,制得复合材料粒料产物。产物于IO(TC千燥后用精 密注射机制成符合需要的产品。按照ASTM D790和ASIM D732标准测得样条的弯曲强度为268. 7 MPa,弯曲模量为15. 5 GPa,剪切3贼为169.1 MPa。 实施例2将壳聚糖长纤用等离子,照后接上羧基,和羟基磷灰石、聚乳酸、相容剂通M螺杆挤出 机共混熔融挤出,设定的熔融温度区依次为150°C, 160°C, 160°C, 165°C, 165。C和160°C;主 螺杆,为300转/射中,羟基磷灰石用含有双键的硅烷偶联剂处理,然后和含有端双键的聚乳酸 大肝单体进行共聚。聚乳^/壳聚糖纤维/羟繊灰石/相容齐啲质量份数为90/50/10/1,再用注 塑机注塑成所需形状的产品。按照ASTM D790和ASTM D732标准测得样条的弯曲3贼为267. 7 MPa, 弯曲模量为15. 6GPa,剪切强度为170. 4 MPa。 实施例3将壳聚糖纤维表面接枝丙交酯,聚乳酸大分子单体接枝的纳米级羟基磷灰石和聚乳酸通31^ 螺杆挤出机共混熔融挤出,设定的熔融鹏区依次为180°C, 185°C, 185°C, 190°C, 190。C和185 °C;主螺杆,为300转/^H中,再用注塑机注塑成所需形状的产品。聚乳^/壳聚糖纤维/羟 灰石相容剂的质量份数为40/5/60/10,按照ASTM D790和ASTM D732标准测得样条的弯曲强度为 250. 5 MPa,弯曲模量为14. 6GPa,剪切强度为165. 3 MPa。 实施例4将聚乳酸、壳聚糖纤维、胶原纤维、纳,羟 灰石和相容剂聚 1酸大分子接枝羟 灰 石在糊流变仪中共混15min,共混離19(TC,離30r/min。显示扭矩达到平衡后,取出共混 料。共混物配比为聚乳,壳聚糖纤维/羟繊灰石/相容剂=58/30/10/2,以上均为质量百分比。. 共混料于经7X槽冷却后,以織为10r/min的切粒丰腿^t刀粒,得到粒料产物,千燥后用精密注 射机注射成型得到用于骨板、骨钉、骨块的材料。按照ASTTV1D790和ASTMD732标准测得样条 的弯曲强度为297. 7 MPa,弯曲模量为17.8 GPa,剪切强度为184. 4 MPa。实施例5将聚乳酸、壳聚糖纤维、胶原纤维、甲壳素、微米级羟基磷灰石和相容剂丙交酯和聚乳酸的 接枝物在辦巨流变仪中共混15min,共混M^160。C,繊300r/min。显示扭矩达到平衡后,取出 共混料。共混物配比为聚乳酸/壳聚糖纤维/羟基磷灰石/相容剂=58/30/10/2,以上均为质量百分 比。共混料^7K槽冷却后,以,为40r/min的切粒Mfi^刀粒,得到粒料产物,^B喿后用精密 注射机注射成型得至佣于骨板、骨钉、骨块的材料。按照ASTMD790和ASTMD732标准测得样 条的弯曲强度为297. 7 MPa,弯曲模量为17. 8 GPa,剪切强度为184. 4 MPa。 实施例6将聚乳酸、胶原纤维、羟基磷灰石和相容剂聚乳酸大分子接枝羟基磷灰石在转矩流变仪中共 混15min,共混 ,12(rC, ■ 10r/min。显示扭矩达到平衡后,取出共混料。共混物配比为聚乳 ^/壳聚糖纤维/羟 灰石/相容剂=58/30/10/2,以上均为质量百分比。共混料于12(TC在平板硫 化机上,lOMPa下加压30min模压成型,最后根据不同的实验要求裁離品。按照ASTM D790 和ASTMD732标准测得样条的弯曲弓破为297. 7 MPa,弯曲模量为17. 8 GPa,剪切弓鹏为184. 4 MPa0实施例7将5g聚乳酸以及lg用聚乳酸大^T单体接枝的羟基磷灰石用氯仿溶解成均相溶液,然后加 入lg甲壳素均匀分散在上述混合溶液中,待溶剂挥发后真空干燥制得薄膜,再用平板硫化机于120 。C , 20MPa下加压10min将薄膜叠合加热加压制成所需形状的产品。按照ASTM D790和ASTM D732 标准测得样条的弯曲强度为250.1 MPa,弯曲模量为13. 9 GPa,剪切强度为158. 3 MPa。实施例8将聚乳酸纤维和聚乙交酯丙交酯共聚物纤维编织成网状结构,在其空隙中加入用聚乳酸大分 子单体接枝的轻基憐灰石粉,聚乳酸的混^"溶液,聚乳^/壳聚糖纤维/聚乳酸大分子单体接枝 的羟 灰石的质量百分比为60/10/30,待翻U挥发后真空干燥,再用平板硫化机于17(TC, 15MPa 下加压20min,将所得材料叠合加热加压制成所需形状的产品。按照ASTM D790和ASTM D732标准 测得样条的弯曲强度为268. 7 MPa,弯曲模量为15. 5 GPa,剪切强度为169.1 MPa。实施例9将聚乙交酯纤维和聚乳酸纤维编织后,在其空隙中加入用聚乳酸大分子单体接枝的羟基磷灰 石粉末和聚乳酸的混合溶液,聚乳酸/壳聚糖纤维/聚乳酸大分子单体接枝的羟基磷灰石的质量百 分比为40/5/10,待溶剂挥发后真空干燥,经水槽冷却后,以转速为10r/min的切粒inji行切粒, 得到粒料产物,干燥后用精密注射机注射成型得到用于骨板、骨钉、骨块的材料。按照ASTMD790 和ASTM D732标准测得样条的弯曲强度为232. 5 MPa,弯曲模量为12. 7 GPa,剪切强度为155. 3 MPa。实施例10将聚(P —羟基丁酸)酯纤维和聚 L酸纤维编织后,在其空隙中加入用聚乳酸大分子单体接 枝的羟基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液,聚乳^/壳聚糖纤维/聚乳酸大分子单体接枝的羟基磷 灰石的质量百分比为90/50/40,待、總脾发后真空千燥,MtK槽冷却后,以繊为10r/min的切 粒禾腿行切粒,得到粒料产物,干燥后用精密注射机注射成型得到用于骨板、骨钉、骨±央的材料。 按照ASTM D790和ASTM D732标准测得样条的弯曲强度为232. 5 MPa,弯曲模量为12. 7 GPa,剪 切强度为155. 3 MPa。实施例11将海藻酸纤维和聚乳酸纤维编织后,在其空隙中加入用聚乳酸大分子单体接枝的羟 灰石粉末和聚乳酸的混合溶液,聚乳m/壳聚糖纤纟i/聚乳酸大分子单体接枝的羟基磷灰石的质量百分比为80/10/10,待、蹄脾发后真空干燥,^tK槽冷却后,以繊为10r/min的切粒禾腿frt刀粒, 得到粒料产物,干燥后用精密注射机注射成型得到用于骨板、骨钉、骨块的材料。按照ASTMD790 和ASTM D732标准测得样条的弯曲强度为232. 5 MPa,弯曲模量为12. 7 GPa,剪切强度为155. 3 MPa。 实施例12将表面接枝羟基的聚己内酯纤维和聚乳酸纤维编织后,在其空隙中加入用聚乳酸大分子单体 接枝的羟基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液,聚乳M/壳聚糖纤维/聚乳酸大分子单体接枝的羟基 磷灰石的质量百分比为80/10/10,待溶剂挥发后真空千燥,经水槽冷却后,以I^I为10r/min的 切粒机进行切粒,得到粒料产物,干燥后用精密注射机注射成型得到用于骨板、骨钉、骨块的材 料。按照ASTM D790和ASTM D732标准测得样条的弯曲强度为232. 5 MPa,弯曲模量为12. 7 GPa, 剪切5M为155. 3 MPa。实施例13将表面接枝氨基聚己内酯纤维和聚乳酸纤维编织后,在其空隙中加入用聚乳酸大分子单体接 枝的羟基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液,聚乳M/壳聚糖纤维/聚乳酸大分子单体接枝的羟基磷 灰石的质量百分比为80/10/10,待溶剂挥发后真空干燥,经7]C槽冷却后,以转速为10r/min的切 粒丰腿行切粒,得到粒料产物,干燥后用精密注射机注射成型得到用于骨板、骨钉、骨块的材料。 按照ASTM D790和ASTM D732标准测得样条的弯曲强度为232. 5 MPa,弯曲模量为12. 7 GPa,剪 切强度为155. 3 MPa。实施例14将壳聚糖接丰支聚学L酸和聚乳酸纤维编织后,在其空隙中加入用聚乳酸大分子单体接枝的羟 基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液,聚乳酸/壳聚糖纤维/聚乳酸大分子单体接枝的羟基磷灰石的 质量百分比为80/10/10,待、皿U挥发后真空干燥,经水槽冷却后,以转速为10r/min的切粒m3S 行切粒,得到粒料产物,干燥后用精密注射机注射成型得到用于骨板、骨钉、骨块的材料。按照 ASTM D790和ASTM D732标准测得样条的弯曲强度为232. 5 MPa,弯曲模量为12. 7 GPa,剪切强度 为155. 3 MPa。实施例15将壳聚糖接枝丙交酯和聚乳酸纤维编织后,在其空隙中加入用聚乳酸大針单体接枝的羟 基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液,聚乳^/壳聚糖纤维/聚孚L酸大M单体接枝的羟基磷灰石的 质量百分比为80/10/10,待翻脾发后真空干燥,经水槽7袖后,以转速为10r/min的切粒M 行切粒,得到粒料产物,干燥后用精密注射机注射成型得到用于骨板、骨钉、骨块的材料。按照 ASTM D790和ASTM D732标准测得样条的弯曲强度为232. 5 MPa,弯曲模量为12. 7 GPa,剪切强度 为155. 3 MPa。
权利要求
1、一种用于骨板、骨钉、骨块的材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤(1)将生物医学纤维、羟基磷灰石、聚乳酸、相容剂置于双螺杆挤出机中,在120~190℃下熔融共混;螺杆转速10-300r/min,或者将生物医学纤维、羟基磷灰石、聚乳酸、相容剂置于转矩流变仪中,在120~190℃下熔融共混,转速为10-300r/min,扭矩达到平衡后,取出共混料;上述两种方式中,各原料的质量份数均如下生物医学纤维 5~50羟基磷灰石10~60聚乳酸40~90相容剂1~10;或者将聚乳酸以及用聚乳酸大分子单体接枝的羟基磷灰石溶解在氯仿中,混匀,然后加入生物医学纤维均匀分散在上述混合溶液中,待氯仿挥发后真空干燥制得薄膜;或者将聚乳酸和生物医学纤维编织成网状结构,在网状结构的空隙中加入用聚乳酸大分子单体接枝的羟基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液,待溶剂挥发后真空干燥;上述两种方式中,各原料的质量份数均如下生物医学纤维 5~50羟基磷灰石10~60聚乳酸40~90;(2)将步骤(1)得到的材料在平板硫化机上于120~190℃,10~20MPa下加压10~30min,得到用于骨板、骨钉、骨块的材料;或者将步骤(1)得到的材料经水槽冷却后,以转速为10-40r/min的切粒机进行切粒,得到粒料产物,干燥后用精密注射机注射成型得到用于骨板、骨钉、骨块的材料。
2、 根据权利要求l所述的制备方法,其特征在于,所述生物医学纤维是胶原纤维、甲壳素、壳聚糖纤维、聚乳酸、聚乙交酯丙交酯共聚物纤维、聚乙交酯纤维、聚(e —羟基丁酸)酯纤维、海藻酸纤维、聚己内酯纤维中的一种或多种。
3、 根据权利要求10M的制备方法,,征在于,所述的生物医学纤维表面接枝羟基、羧基 或氨基。
4、 根据权利要求l所述的制备方法,辦征在于,所述生物医学纤维是壳聚糖接枝丙交酯共 聚物、壳聚糖接枝聚乳酸或壳聚糖接枝丙交酯。
5、 根据权利要求1所述的制备方法,,征在于,所述羟 灰石用含有双键的硅烷偶联剂 处理,然后和含有端双键的聚乳酸大分子单体进行共聚。
6、 根据权利要求l所述的方法,其特征在于,戶脱相容齐伪聚乳酸大分子单体和羟繊灰石 的接枝物或丙交酯和聚乳酸的接枝物。
7、 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述羟M灰石是微米级或纳米级。
8、 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述羟 灰石是纳米级。
全文摘要
本发明公开了一种用于骨板、骨钉、骨块的材料的制备方法,包括以下步骤将生物医学纤维、羟基磷灰石、聚乳酸、相容剂置于双螺杆挤出机或转矩流变仪中熔融共混;或者将聚乳酸及用聚乳酸大分子单体接枝的羟基磷灰石溶解在氯仿中,加入生物医学纤维均匀分散,待氯仿挥发后真空干燥制得薄膜;或者将聚乳酸和生物医学纤维编织成网状结构,再加入用聚乳酸大分子单体接枝的羟基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液,待溶剂挥发后真空干燥;最后将上述方式得到的材料在平板硫化机上加压成型或用精密注射机注射成型。本发明的用于骨板、骨钉、骨块的材料的制备方法实用性强,易于工业化生产,显著提高骨修复材料的机械力学性能。
文档编号A61L27/00GK101209355SQ20071003272
公开日2008年7月2日 申请日期2007年12月25日 优先权日2007年12月25日
发明者周长忍, 张秀菊, 林志丹 申请人:暨南大学
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