一种复合可吸收界面螺钉及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医用材料技术领域，涉及一种固定骨与肌腱的复合材料，具体涉及一 种前后交叉韧带重建固定用复合可吸收界面螺钉。本发明还给出了这种复合可吸收界面螺 钉的制备方法。
【背景技术】
[0002] 前后交叉韧带损伤是最常见的膝关节损伤之一，如得不到正确治疗，会导致膝关 节本体感觉的减退，从而影响膝关节的稳定性。目前，治疗前后交叉韧带损伤的骨科手术常 采用关节镜下十字韧带重建的方法，在胫骨与股骨部位开凿用于安装肌腱和韧带的隧道， 再用界面螺钉将肌腱和韧带的顶部固定在骨隧道的内壁。其中，所用界面螺钉可由金属材 料、尚分子材料等制备而成。
[0003] 专利公告号为201949114U的中国专利公开了一种镂空挤压金属螺钉。这种金属 螺钉具有较高的力学强度和耐疲劳性能，可满足临床手术对其性能的需求，但是金属材料 植入人体后会由于体液的存在引发金属的腐蚀，释放一些金属离子，从而导致人体出现金 属过敏反应等一些并发症。此外，金属材料与人体骨骼的弹性模量相差太大，为人体骨骼的 的10~30倍，易引起应力遮挡作用，从而发生骨质疏松和骨萎缩，导致手术的失败。尤其需 要强调的是，金属材料在体内不能降解，在患者愈合后会进行二次手术将金属螺钉取出，给 患者造成肉体的痛苦，并带来一定的心理与经济压力。
[0004] 近年来，采用可降解高分子材料制备的界面螺钉逐渐增多，其在植入人体后会随 着组织的愈合逐渐发生降解，组织愈合后，植入体(高分子材料界面螺钉）被完全吸收，高分 子材料最终以〇) 2和H2O的形式通过代谢排出体外，不需要经过二次手术，同样也避免了金 属材料存在的应力遮挡作用。但是，这种界面螺钉不具生物活性和骨传导性，而且在降解的 过程会产生大量的酸性产物，从而引发无菌性炎症反应。
[0005] 以人工合成磷酸钙材料作为界面螺钉的制作原料，可以有效地改进高分子材料界 面螺钉存在的上述缺陷。专利号为ZL201210476059. 9的中国专利给出了一种前后交叉韧 带修复用可吸收界面螺钉，是一种由羟基磷灰石（HA)与聚乳酸组成的复合界面螺钉。羟 基磷灰石（HA)是构成人体骨骼组织的主要无机成分，不仅具有天然的多孔结构，而且有骨 传导性，有利于骨的爬行替代。但是，HA是一种结晶性无机物，在体内吸收速率很慢，基本 不被吸收，导致骨组织再生速度变慢，易造成骨缺损。专利公告号为101293116A的中国专 利公开了一种beta-磷酸三钙/聚乳酸复合界面螺钉，该界面螺钉具有较好的生物活性和 骨传导性，并且beta-磷酸三钙会通过细胞的吞噬和体液的侵蚀而被机体全部吸收，但是 beta-磷酸三钙的降解速率太快，难于与骨生长速率相匹配。
[0006] 有文献报道，采用异种去抗原牛皮质骨粉和聚乳酸复合制备内固定材料。异种去 抗原牛皮质骨中残留的胶原成分有助于与骨生长因子的结合，具有良好的组织亲和性和结 合力，能起到骨传导作用，与骨组织形成直接的骨性连接。采用骨粉增强聚乳酸材料，不仅 可以使聚乳酸材料的弹性模量更接近于正常皮质骨，并可以调控聚乳酸类材料的降解速 度。骨粉来源丰富，制作方便，在功能适应性、组织相容性、生物降解性方面优于人工合成的 磷酸钙材料。但是，骨粉增强聚乳酸材料中骨粉与聚乳酸高分子之间的界面相容性较差，影 响材料的力学性能，达不到肌腱或软组织与骨的固定强度。
【发明内容】
[0007] 基于上述研宄成果可知，骨粉与聚乳酸类材料界面相容性较差，难以满足肌腱或 软组织与骨的固定强度要求。本发明的目的在于克服骨粉与聚乳酸类材料界面相容性较差 的技术问题。为了解决这一问题，本发明将异种去抗原皮质骨粉进行表面改性，并与聚乳酸 类聚合物复合，制备成一种前后交叉韧带重建固定用复合可吸收界面螺钉。该复合可吸收 界面螺钉具有较好的力学性能和生物骨传导性。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案： 一种复合可吸收界面螺钉，由聚乳酸类聚合物和表面改性的异种去抗原皮质骨粉组 成。其中，所述聚乳酸类聚合物的质量百分比为70~95%，表面改性的异种去抗原皮质骨粉 的质量百分比为5~30%。本发明选用异种去抗原皮质骨粉并进行表面改性，制备成表面改 性的异种去抗原皮质骨粉。表面改性的异种去抗原皮质骨粉极大的改善了与聚乳酸类聚合 物的界面相容性，并提高了聚乳酸类聚合物的力学性能。
[0009] 所述复合可吸收界面螺钉以聚乳酸类聚合物为主要组成成分。聚乳酸类聚合物是 一类无毒、可降解的脂肪族聚酯，可广泛用作医用材料。由于单体乳酸为对映异构体，则相 应聚乳酸类聚合物具有3种异构结构：左旋聚乳酸（PLLA)、右旋聚乳酸（PDLA)和消旋聚乳 酸（PDLLA)。左旋聚乳酸和右旋聚乳酸为结晶型聚合物，消旋聚乳酸为非晶聚合物。其中， 消旋聚乳酸又可以分为外消旋聚乳酸和内消旋聚乳酸。采用上述聚合物为界面螺钉的基体 材料，本发明的聚乳酸类聚合物优选为左旋聚乳酸、或外消旋聚乳酸、或左旋聚乳酸与外消 旋聚乳酸共聚物。
[0010] 根据实施例所述的优选方式，聚乳酸类聚合物的粘均分子量为5~130万，特性粘 数为0. 5dL/g~6. 5dL/g。进一步优选，聚乳酸类聚合物的粘均分子量为10~100万，特性 粘数为 I. 5dL/g ~2. 5dL/g。
[0011] 优选地，所述左旋聚乳酸与外消旋聚乳酸共聚物中左旋聚乳酸、外消旋聚乳酸的 质量比范围为1:99~99:1。进一步优选，左旋聚乳酸与外消旋聚乳酸共聚物中左旋聚乳 酸、外消旋聚乳酸的质量比70:30。
[0012] 所述表面改性的异种去抗原皮质骨粉是异种去抗原皮质骨粉的改性产物。异种去 抗原皮质骨粉以异种皮质骨为原料通过现有方法制备。所采用的异种皮质骨购于屠宰场， 参照已有文献进行脱脂、脱蛋白处理。取检疫合格的动物新鲜皮质骨，完全去除骨髓和松质 骨，砸碎至l~3cmXl~3cm大小，将其置于体积比1:1的甲醇和二氯甲烷溶液中，脱脂24小 时，双氧水脱蛋白8小时，用蒸馏水清洗三遍，50°C下干燥24小时，后经球磨48h获得异种 去抗原皮质骨粉。异种去抗原皮质骨中残留有胶原成分，有助于与骨生长因子结合，具有良 好的组织亲和性和结合力，能起到骨传导作用，与骨组织形成直接的骨性连接。
[0013] 进一步地，本发明给出了由异种去抗原皮质骨粉改性为表面改性的异种去抗原皮 质骨粉的方法：用浓度为5~30w/v%的硬脂酸乙醇溶液完全溶解异种去抗原皮质骨粉，使 得异种去抗原皮质骨粉在硬脂酸乙醇溶液中的浓度为2~20w/v%，搅拌混匀，在30~80°C 下干燥、球磨，获得表面改性的异种去抗原皮质骨粉。
[0014] 优选地，所述表面改性的异种去抗原皮质骨粉的平均粒径为20nm~15Mm。
[0015] 本发明还提供了所述复合可吸收界面螺钉的制备方法，包括以下步骤： 1) 将异种去抗原皮质骨粉溶解到浓度为5~30w/v%的硬脂酸乙醇溶液中，异种去抗原 皮质骨粉在硬脂酸乙醇溶液中的浓度为2~20w/v%，搅拌混匀，在30~80°C下干燥、球磨 得到表面改性的异种去抗原皮质骨粉； 2) 用二氯甲烷溶解聚乳酸类聚合物，使得聚乳酸类聚合物的浓度为5~15w/v% ; 3) 将步骤1)获得的表面改性的异种去抗原皮质骨粉加入到步骤2)所述的溶液中，超 声振荡，使得表面改性的异种去抗原皮质骨粉充分分散，形成混合液； 4) 采用流延快速干燥法将步骤3)所述的混合液制备成厚度为1~IOmm的薄片，在 25~KKTC下干燥，除去乙醇和二氯甲烷，然后将薄片粉碎成粒料状物； 5) 将步骤4)所述的粒料状物通过注塑成型，制备成所需形状的复合可吸收界面螺钉。
[0016] 优选地，通过上述方法制备的复合可吸收界面螺钉的直径为6~12mm，长度为 20 ~30mm〇
[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果或优点主要体现在以下方面： (1)本发明的复合可吸收界面螺钉由质量百分比为70~95%的聚乳酸类聚合物和5~ 30%的表面改性的异种去抗原皮质骨粉复合而成。表面改性的异种去抗原皮质骨粉的加入， 有效地改善了骨粉与聚乳酸高分子之间的界面相容性，能有效增加异种去抗原皮质骨粉在 聚乳酸类聚合物中的分散性及其界面相容性，从而提高界面螺钉的力学性能，有效提高了 肌腱或韧带与骨的固定强度。
[0018] (2)异种去抗原皮质骨粉，经过脱脂脱蛋白处理，其抗源性被消除，植入人体后不 引起明显的免疫排斥反应，而残留的胶原成分也有助于与活性因子的结合，具有良好的组 织亲和性和结合力，能起到骨传导作用，与骨组织形成直接的骨性连接。
[0019] (3)异种去抗原皮质骨粉以异种皮质骨为原料经脱脂、脱蛋白处理获得。异种去抗 原皮质骨粉材料来源丰富、制作方便、组织相容性、生物降解性优于人工合成的磷酸钙无机 物。
[0020] (4)聚乳酸类聚合物是本发明所述复合可吸收界面螺钉的基体材料，随患者伤痛 的痊愈在体内逐渐被吸收，具有生物相