專利名稱：一種用于骨板、骨釘、骨塊的材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及用于一種硬組織修復材料的制備方法，尤其是一種用于骨板、骨釘、骨塊的材料 的制備方法。 技術背景骨創傷是外科臨床的常見疾病，在我國，由各種原因引起骨損傷、脊柱融合、骨割中患者每 年高達一千萬余，其中需使用骨修復材料的約占50萬例。隨著人口結構的老齡化、交通和制， 的發展、環境污染的日益嚴重，這個數字還在不斷攀升。骨組織的病變和損傷直接影響人們的生 活質量，因此骨組織損傷的修復一直是人們非常關注的醫學研究課題。采用人工材料植入體內修 復或替代病變及損傷骨組織是臨床上主要的治療方法。目前臨床可供使用的可吸收性骨折內固定裝置主要是自增強聚乳酸類材料，像聚己內酯、左 旋聚乳酸及己內酯/左旋聚乳酸共聚物等。該類材料從初始彎曲強度來看，已基本能滿足臨床{頓 要求，但在隨后的體外、體內降解性實驗中發現，上述材料均降解過快。因此復合型生物活性骨 組織修復材料是當前的研究熱點。由于生物體是一個非常復雜的系統，生物組織實際上是一個非 常復雜的復合材料，因此任何單一組分的生物材料都存在這樣或那樣的缺陷，而通過復合有可能 制備出具有接近生物組織特性的生物材料，實現理想的骨組織修復目標。甲殼素及其衍生物纖維 是一種生物相容性優良的天然高分子，可以在體內由溶菌酶緩慢,成糖類而被人體吸收，甲殼 素及其衍生物纖維除具有上述優良的生物相容性和生物糊率性外，還有適當的強度和模量，可以 緩和聚 L酸,時酸性產物弓I起的無菌性炎癥，并且在體系中可以作為支撐框架，避免由于聚乳酸1W過快而引起材料強度急劇下降的弊端。羥基磷灰石是是自然骨的主要組成部分，在復合骨組織修復中提供生物活性和生物降解性，相容劑可以有效地改善羥基磷灰石和聚乳酸基體之間的界面相容性。發明內容本發明的目的在于皿一種用于骨板、骨釘、骨塊的材料的制備方法，該材料合成^K牛溫和， 純化簡單，實用性強，易于工業化生產。本發明的用于骨板、骨釘、骨塊的材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將生物醫學纖維、羥基磷灰石、聚乳酸、相容劑置于雙螺桿擠出機中，在120 190'C下 熔融共混；螺桿$|3110-300r/min，或者將生物醫學纖維、羥基磷灰石、聚乳酸、相容劑置于轉矩流變儀中，在12(M9(TC下熔融共 混，繊為10-300r/min,扭矩達到平衡后，取出共混料；
上述兩種方式中，各原料的質量份數均如下 生物醫學纖維5~50羥基磷灰石 10~60 聚乳酸 40~90 相容劑 1~10;或者將聚乳酸以及用聚乳酸大分子單體接枝的羥 灰石溶鵬氯仿中，混勻，然后加入生物醫 學纖維均勻分散在J^混合溶液中，待氯仿揮發后真空干燥制得薄膜；或者 '將聚乳酸和生物醫學纖維編織成網狀結構，在網狀結構的空隙中加入用聚乳酸大M單體接 枝的羥基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液，待溶劑揮發后真空干燥；上述兩種方式中，各原料的質量份數均如下生物醫學纖維5~50羥基磷灰石 10~60 聚乳酸 40~90;(2)將步驟(1)得到的材料在平板硫化機上于12(M90。C， 10 20MPa下加壓10 30min， 得到用于骨板、骨釘、骨塊的材料；或者將步驟(1)得到的材料經ZK槽冷卻后，以自為10-40r/min的切粒lfliS行切粒，得到粒料 產物，干燥后用精密注射機注射成型得到用于骨板、骨釘、骨塊的材料。所述生物醫學纖維是膠原纖維、甲殼素、殼聚糖纖維、聚乳酸、聚乙交酯丙交酯共聚物纖維、聚乙交酯纖維、聚(e—羥基丁酸)酯纖維、海藻酸纖維或聚己內酯纖維中的一種或多種。所述的生物醫學纖維表面接枝羥基、羧基或氨基。所述生物醫學纖維是殼聚糖接枝丙交酯共聚物、殼聚糖接枝聚乳酸或殼聚糖接枝丙交酯。 所述羥基磷灰石用含有雙鍵的硅烷偶聯劑處理，然后和含有端雙鍵的聚乳酸大分子單體進行共聚。所述相容劑為聚乳駄針單體和羥翻灰石的接枝物或丙交酯和聚乳酸的接枝物。所述羥翻灰石是 級或納微。所述羥 灰石是納米級。本發明的有益效果是該用于骨板、骨釘、骨塊的材料的帝U備方法實用性強，易于工業化生產， 顯著提高骨修復材料的機械力學性能，該骨修復材料的4頓可以替代部分進口產品。 具體實駄式實施例1羥基磷灰石采用沉淀法制備得到，^il灰石漿料在IOO'C烘干后，磨細，過篩，將殼聚糖纖 維、聚乳酸、相容齊贓9(TC真空干燥，依次按質量比例為40/10/45/5將四種物料加入高速混合機 混勻，再加A^螺桿擠出機熔融共混擠出。設定的熔融》鵬區依次為160°C， 165°C， 165°C， 170
。C， 17(TC和165。C;主螺桿糊為140轉/射中，加料螺桿繊為14轉/射中，擠出產物經7K槽冷 卻后，以,為12轉/辦中的切粒Mfi^刀粒，制得復合材料粒料產物。產物于IO(TC千燥后用精 密注射機制成符合需要的產品。按照ASTM D790和ASIM D732標準測得樣條的彎曲強度為268. 7 MPa，彎曲模量為15. 5 GPa，剪切3賊為169.1 MPa。 實施例2將殼聚糖長纖用等離子,照后接上羧基，和羥基磷灰石、聚乳酸、相容劑通M螺桿擠出 機共混熔融擠出，設定的熔融溫度區依次為150°C， 160°C， 160°C， 165°C， 165。C和160°C;主 螺桿,為300轉/射中，羥基磷灰石用含有雙鍵的硅烷偶聯劑處理，然后和含有端雙鍵的聚乳酸 大肝單體進行共聚。聚乳^/殼聚糖纖維/羥繊灰石/相容齊啲質量份數為90/50/10/1，再用注 塑機注塑成所需形狀的產品。按照ASTM D790和ASTM D732標準測得樣條的彎曲3賊為267. 7 MPa， 彎曲模量為15. 6GPa,剪切強度為170. 4 MPa。 實施例3將殼聚糖纖維表面接枝丙交酯，聚乳酸大分子單體接枝的納米級羥基磷灰石和聚乳酸通31^ 螺桿擠出機共混熔融擠出，設定的熔融鵬區依次為180°C， 185°C， 185°C， 190°C， 190。C和185 °C;主螺桿,為300轉/^H中，再用注塑機注塑成所需形狀的產品。聚乳^/殼聚糖纖維/羥 灰石相容劑的質量份數為40/5/60/10,按照ASTM D790和ASTM D732標準測得樣條的彎曲強度為 250. 5 MPa，彎曲模量為14. 6GPa，剪切強度為165. 3 MPa。 實施例4將聚乳酸、殼聚糖纖維、膠原纖維、納，羥 灰石和相容劑聚 1酸大分子接枝羥 灰 石在糊流變儀中共混15min，共混離19(TC，離30r/min。顯示扭矩達到平衡后，取出共混 料。共混物配比為聚乳,殼聚糖纖維/羥繊灰石/相容劑=58/30/10/2，以上均為質量百分比。. 共混料于經7X槽冷卻后，以織為10r/min的切粒豐腿^t刀粒，得到粒料產物，千燥后用精密注 射機注射成型得到用于骨板、骨釘、骨塊的材料。按照ASTTV1D790和ASTMD732標準測得樣條 的彎曲強度為297. 7 MPa，彎曲模量為17.8 GPa，剪切強度為184. 4 MPa。實施例5將聚乳酸、殼聚糖纖維、膠原纖維、甲殼素、微米級羥基磷灰石和相容劑丙交酯和聚乳酸的 接枝物在辦巨流變儀中共混15min，共混M^160。C，繊300r/min。顯示扭矩達到平衡后，取出 共混料。共混物配比為聚乳酸/殼聚糖纖維/羥基磷灰石/相容劑=58/30/10/2，以上均為質量百分 比。共混料^7K槽冷卻后，以,為40r/min的切粒Mfi^刀粒，得到粒料產物，^B喿后用精密 注射機注射成型得至傭于骨板、骨釘、骨塊的材料。按照ASTMD790和ASTMD732標準測得樣 條的彎曲強度為297. 7 MPa，彎曲模量為17. 8 GPa，剪切強度為184. 4 MPa。 實施例6將聚乳酸、膠原纖維、羥基磷灰石和相容劑聚乳酸大分子接枝羥基磷灰石在轉矩流變儀中共 混15min，共混 ，12(rC， ■ 10r/min。顯示扭矩達到平衡后，取出共混料。共混物配比為聚乳 ^/殼聚糖纖維/羥 灰石/相容劑=58/30/10/2，以上均為質量百分比。共混料于12(TC在平板硫 化機上，lOMPa下加壓30min模壓成型，最后根據不同的實驗要求裁離品。按照ASTM D790 和ASTMD732標準測得樣條的彎曲弓破為297. 7 MPa，彎曲模量為17. 8 GPa，剪切弓鵬為184. 4 MPa0實施例7將5g聚乳酸以及lg用聚乳酸大^T單體接枝的羥基磷灰石用氯仿溶解成均相溶液，然后加 入lg甲殼素均勻分散在上述混合溶液中，待溶劑揮發后真空干燥制得薄膜，再用平板硫化機于120 。C ， 20MPa下加壓10min將薄膜疊合加熱加壓制成所需形狀的產品。按照ASTM D790和ASTM D732 標準測得樣條的彎曲強度為250.1 MPa，彎曲模量為13. 9 GPa，剪切強度為158. 3 MPa。實施例8將聚乳酸纖維和聚乙交酯丙交酯共聚物纖維編織成網狀結構，在其空隙中加入用聚乳酸大分 子單體接枝的輕基憐灰石粉，聚乳酸的混^"溶液，聚乳^/殼聚糖纖維/聚乳酸大分子單體接枝 的羥 灰石的質量百分比為60/10/30，待翻U揮發后真空干燥，再用平板硫化機于17(TC， 15MPa 下加壓20min，將所得材料疊合加熱加壓制成所需形狀的產品。按照ASTM D790和ASTM D732標準 測得樣條的彎曲強度為268. 7 MPa，彎曲模量為15. 5 GPa，剪切強度為169.1 MPa。實施例9將聚乙交酯纖維和聚乳酸纖維編織后，在其空隙中加入用聚乳酸大分子單體接枝的羥基磷灰 石粉末和聚乳酸的混合溶液，聚乳酸/殼聚糖纖維/聚乳酸大分子單體接枝的羥基磷灰石的質量百 分比為40/5/10，待溶劑揮發后真空干燥，經水槽冷卻后，以轉速為10r/min的切粒inji行切粒， 得到粒料產物，干燥后用精密注射機注射成型得到用于骨板、骨釘、骨塊的材料。按照ASTMD790 和ASTM D732標準測得樣條的彎曲強度為232. 5 MPa，彎曲模量為12. 7 GPa，剪切強度為155. 3 MPa。實施例10將聚(P —羥基丁酸)酯纖維和聚 L酸纖維編織后，在其空隙中加入用聚乳酸大分子單體接 枝的羥基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液，聚乳^/殼聚糖纖維/聚乳酸大分子單體接枝的羥基磷 灰石的質量百分比為90/50/40，待、總脾發后真空千燥，MtK槽冷卻后，以繊為10r/min的切 粒禾腿行切粒，得到粒料產物，干燥后用精密注射機注射成型得到用于骨板、骨釘、骨±央的材料。 按照ASTM D790和ASTM D732標準測得樣條的彎曲強度為232. 5 MPa，彎曲模量為12. 7 GPa，剪 切強度為155. 3 MPa。實施例11將海藻酸纖維和聚乳酸纖維編織后，在其空隙中加入用聚乳酸大分子單體接枝的羥 灰石粉末和聚乳酸的混合溶液，聚乳m/殼聚糖纖纟i/聚乳酸大分子單體接枝的羥基磷灰石的質量百分比為80/10/10，待、蹄脾發后真空干燥，^tK槽冷卻后，以繊為10r/min的切粒禾腿frt刀粒， 得到粒料產物，干燥后用精密注射機注射成型得到用于骨板、骨釘、骨塊的材料。按照ASTMD790 和ASTM D732標準測得樣條的彎曲強度為232. 5 MPa，彎曲模量為12. 7 GPa，剪切強度為155. 3 MPa。 實施例12將表面接枝羥基的聚己內酯纖維和聚乳酸纖維編織后，在其空隙中加入用聚乳酸大分子單體 接枝的羥基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液，聚乳M/殼聚糖纖維/聚乳酸大分子單體接枝的羥基 磷灰石的質量百分比為80/10/10，待溶劑揮發后真空千燥，經水槽冷卻后，以I^I為10r/min的 切粒機進行切粒，得到粒料產物，干燥后用精密注射機注射成型得到用于骨板、骨釘、骨塊的材 料。按照ASTM D790和ASTM D732標準測得樣條的彎曲強度為232. 5 MPa，彎曲模量為12. 7 GPa， 剪切5M為155. 3 MPa。實施例13將表面接枝氨基聚己內酯纖維和聚乳酸纖維編織后，在其空隙中加入用聚乳酸大分子單體接 枝的羥基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液，聚乳M/殼聚糖纖維/聚乳酸大分子單體接枝的羥基磷 灰石的質量百分比為80/10/10，待溶劑揮發后真空干燥，經7]C槽冷卻后，以轉速為10r/min的切 粒豐腿行切粒，得到粒料產物，干燥后用精密注射機注射成型得到用于骨板、骨釘、骨塊的材料。 按照ASTM D790和ASTM D732標準測得樣條的彎曲強度為232. 5 MPa，彎曲模量為12. 7 GPa，剪 切強度為155. 3 MPa。實施例14將殼聚糖接豐支聚學L酸和聚乳酸纖維編織后，在其空隙中加入用聚乳酸大分子單體接枝的羥 基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液，聚乳酸/殼聚糖纖維/聚乳酸大分子單體接枝的羥基磷灰石的 質量百分比為80/10/10，待、皿U揮發后真空干燥，經水槽冷卻后，以轉速為10r/min的切粒m3S 行切粒，得到粒料產物，干燥后用精密注射機注射成型得到用于骨板、骨釘、骨塊的材料。按照 ASTM D790和ASTM D732標準測得樣條的彎曲強度為232. 5 MPa，彎曲模量為12. 7 GPa，剪切強度 為155. 3 MPa。實施例15將殼聚糖接枝丙交酯和聚乳酸纖維編織后，在其空隙中加入用聚乳酸大針單體接枝的羥 基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液，聚乳^/殼聚糖纖維/聚孚L酸大M單體接枝的羥基磷灰石的 質量百分比為80/10/10，待翻脾發后真空干燥，經水槽7袖后，以轉速為10r/min的切粒M 行切粒，得到粒料產物，干燥后用精密注射機注射成型得到用于骨板、骨釘、骨塊的材料。按照 ASTM D790和ASTM D732標準測得樣條的彎曲強度為232. 5 MPa，彎曲模量為12. 7 GPa，剪切強度 為155. 3 MPa。
權利要求
1、一種用于骨板、骨釘、骨塊的材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將生物醫學纖維、羥基磷灰石、聚乳酸、相容劑置于雙螺桿擠出機中，在120～190℃下熔融共混；螺桿轉速10-300r/min，或者將生物醫學纖維、羥基磷灰石、聚乳酸、相容劑置于轉矩流變儀中，在120～190℃下熔融共混，轉速為10-300r/min，扭矩達到平衡后，取出共混料；上述兩種方式中，各原料的質量份數均如下生物醫學纖維 5～50羥基磷灰石10～60聚乳酸40～90相容劑1～10；或者將聚乳酸以及用聚乳酸大分子單體接枝的羥基磷灰石溶解在氯仿中，混勻，然后加入生物醫學纖維均勻分散在上述混合溶液中，待氯仿揮發后真空干燥制得薄膜；或者將聚乳酸和生物醫學纖維編織成網狀結構，在網狀結構的空隙中加入用聚乳酸大分子單體接枝的羥基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液，待溶劑揮發后真空干燥；上述兩種方式中，各原料的質量份數均如下生物醫學纖維 5～50羥基磷灰石10～60聚乳酸40～90；(2)將步驟(1)得到的材料在平板硫化機上于120～190℃，10～20MPa下加壓10～30min，得到用于骨板、骨釘、骨塊的材料；或者將步驟(1)得到的材料經水槽冷卻后，以轉速為10-40r/min的切粒機進行切粒，得到粒料產物，干燥后用精密注射機注射成型得到用于骨板、骨釘、骨塊的材料。
2、 根據權利要求l所述的制備方法，其特征在于，所述生物醫學纖維是膠原纖維、甲殼素、殼聚糖纖維、聚乳酸、聚乙交酯丙交酯共聚物纖維、聚乙交酯纖維、聚(e —羥基丁酸)酯纖維、海藻酸纖維、聚己內酯纖維中的一種或多種。
3、 根據權利要求10M的制備方法，，征在于，所述的生物醫學纖維表面接枝羥基、羧基 或氨基。
4、 根據權利要求l所述的制備方法，辦征在于，所述生物醫學纖維是殼聚糖接枝丙交酯共 聚物、殼聚糖接枝聚乳酸或殼聚糖接枝丙交酯。
5、 根據權利要求1所述的制備方法，，征在于，所述羥 灰石用含有雙鍵的硅烷偶聯劑 處理，然后和含有端雙鍵的聚乳酸大分子單體進行共聚。
6、 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，戶脫相容齊偽聚乳酸大分子單體和羥繊灰石 的接枝物或丙交酯和聚乳酸的接枝物。
7、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述羥M灰石是微米級或納米級。
8、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述羥 灰石是納米級。
全文摘要
本發明公開了一種用于骨板、骨釘、骨塊的材料的制備方法，包括以下步驟將生物醫學纖維、羥基磷灰石、聚乳酸、相容劑置于雙螺桿擠出機或轉矩流變儀中熔融共混；或者將聚乳酸及用聚乳酸大分子單體接枝的羥基磷灰石溶解在氯仿中，加入生物醫學纖維均勻分散，待氯仿揮發后真空干燥制得薄膜；或者將聚乳酸和生物醫學纖維編織成網狀結構，再加入用聚乳酸大分子單體接枝的羥基磷灰石粉末和聚乳酸的混合溶液，待溶劑揮發后真空干燥；最后將上述方式得到的材料在平板硫化機上加壓成型或用精密注射機注射成型。本發明的用于骨板、骨釘、骨塊的材料的制備方法實用性強，易于工業化生產，顯著提高骨修復材料的機械力學性能。
文檔編號A61L27/00GK101209355SQ20071003272
公開日2008年7月2日 申請日期2007年12月25日 優先權日2007年12月25日
發明者周長忍, 張秀菊, 林志丹 申請人:暨南大學