專利名稱：一種以pbc為增韌劑的pla可吸收骨釘及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬生物醫(yī)用材料的應用領(lǐng)域，特別是涉及一種以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘及其制備方法。
背景技術(shù)：
全球人口正在快速老齡化。據(jù)聯(lián)合國人口基金預測，未來5年，65歲及以上人數(shù)將在人類歷史上首次超過5歲以下兒童人數(shù)，發(fā)展中國家的人口變化將尤其顯著。世界衛(wèi)生組織提供的數(shù)字顯示，自1980年以來，60歲及以上人口數(shù)量已經(jīng)翻倍；到2050年，80歲及以上人口數(shù)量將近是現(xiàn)在的4倍，達到3. 95億人。中國預計將在2026年至2027年進入“老齡社會”。中國老齡人數(shù)占世界首位。當世界“變老” 一2012年世界衛(wèi)生日關(guān) 注“老齡化與健康”呂諾新華社2012-04-07，而伴隨著人口老齡化社會的來臨，骨質(zhì)疏松癥等由于年老體衰帶來的骨折問題將急劇增加。據(jù)新華社電，我國骨質(zhì)疏松疾病防治形勢嚴峻，骨質(zhì)疏松在60歲以上人群中發(fā)病率為56%，而由骨質(zhì)疏松導致的骨折問題更是成為了困擾老年人身心健康的一大病癥。比如我國髖骨骨折后一年之內(nèi)，患者死于各種合并癥的多達20%，存活者中約50%致殘，生活不能自理60歲以上老人五成六骨質(zhì)疏松廣州日報2011-10-17。傳統(tǒng)骨折治療方法是在骨折處釘入起固定作用的骨釘，因此骨釘是常見的醫(yī)學骨修復機械工具。目前，市場上常見的骨釘分為傳統(tǒng)骨釘以及新型可降解骨釘兩大類。傳統(tǒng)的骨釘采用金屬材料(不銹鋼、鈦及鈦合金)或陶瓷制成，這些材料具有強度高、機械性能好、韌性好的優(yōu)點；其缺點是由于骨和金屬剛性差別導致愈合緩慢，易引起局部發(fā)炎，待患處愈合后還需對病人進行第二次手術(shù)，將骨內(nèi)的金屬釘取出，而二次手術(shù)后留下的空洞難以愈合，成為患者造成二次骨折的潛在危險因素張小農(nóng)等.生物體內(nèi)可吸收的Mg-Zn-Fe三元鎂合金材料何國等.纖維燒結(jié)多孔鈦骨釘?shù)闹苽浞椒?200910045071)。由于金屬骨釘?shù)纳鲜鋈毕荩锵嗳菪院们铱山到饨饘俟轻數(shù)陌l(fā)明深受歡迎，它克服了傳統(tǒng)骨釘不可降解、需二次取出的缺點。但可降解金屬材料中不可避免含有重金屬物質(zhì)，降解過程中很可能造成患者重金屬中毒，或給患者腎臟造成一定的壓力高家誠等.一種高強度可降解生物醫(yī)用鎂合金及其制備方法(20091010815)任伊賓等.生物醫(yī)用可控降解吸收高分子金屬復合植入材料及其應用(200520047093)張二林等.醫(yī)用可吸收Mg-Si鎂合金(200810012778)。新型的以可降解高分子材料為基體材料的骨釘逐漸進入了骨固定領(lǐng)域。近年來常見并被廣泛使用的骨釘材料有PLA、PGA等，此類材料除了能克服傳統(tǒng)骨釘不降解、需二次手術(shù)取出的缺點外，同時具備了良好的生物相容性和人體可吸收性Po-ChunChang，Bu-Yuan Liu，Cheng Meei Liuj Hsin-Hua Chou，Ming-Hua Ho,Hwa-ChangLiu，Da-Ming Wang, Lein-Tuan Houj iiBone tissue engineering with novel rhBMP2_PLLAcomposite scaffolds”Biomedical Materials Research Part A，4，771-780(2007)。PLA的生產(chǎn)原料乳酸是從玉米淀粉中制得的，是生物體(包括人體)中常見的天然化合物，通過乳酸環(huán)化二聚物的化學聚合或乳酸的直接聚合可以得到高分子量的聚乳酸。以聚乳酸為原料得到的制品，具有良好的生物相容性、生物可吸收性以及很好的生物降解性和較好的抗熱性。PLA是一種新型的可完全生物降解的合成材料，其制品廢棄后在土壤或海水中經(jīng)微生物作用可分解為二氧化碳和水，燃燒時不會散發(fā)毒氣，不會造成污染，所以說這是一種對環(huán)境非常友好的聚合物。PLA有一個特點，即在自然條件下降解速率較慢，有人用PLA增韌陶瓷基材料制備骨內(nèi)置材料Charlene M. Flahiff，Angela S. Blackwell, J.Marcus, and Dale S.Feldman, “Analysis of a biodegradable composite for bonehealing” 0021-9304/96/030419-06，在改善了力學性能和生物相容性的同時也改變了降解性能。但PLA材料也有一個致命弱點，就是脆性太大，也就是韌性欠佳，這個缺點使得PLA不太適合于制備可降解骨釘，必須要加以改性以改善其韌性。李乃祥等人(李乃祥等，聚乳酸增韌改性的方法，200610097261. 5)采用熔點在125 200°C之間的共聚酯作為聚乳酸增韌共混改性劑，這些共聚酯是采用間苯二甲酸、己二胺、I，4-丁二醇等作為第三單體對PET進行改性而獲得的，本改性方法工藝路線較長，先后需進行共聚和共混，所以質(zhì)量的穩(wěn)定性控制是一個難題。俞臻陽等人(俞臻陽等，增韌增強聚乳酸納米復合材料及其制備方法，200710039958. I)制備了一種二次功能化有機改性蒙脫土(TFC)，并用其增韌增強生物可降解聚乳酸納米復合材料，據(jù)稱該新型雙官能團有機改性蒙脫土能增大蒙脫土層間與聚合物 分子的粘接力，該法先要對蒙脫土進行改性，然后共混增韌，工藝路線同樣比較長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種以生物可降解高聚物聚碳酸丁二酯(PBC)為增韌劑的聚乳酸(PLA)可吸收骨釘及其制備，該生物可降解骨釘具有優(yōu)良的機械性能以及良好的生物相容性，所添加的羥基磷灰石具有醫(yī)用修復作用，骨釘?shù)目山到庑阅軓氐酌獬顺Ｒ?guī)金屬骨釘取出時所需進行的二次手術(shù)及對患者造成的再次傷害。本產(chǎn)品降解周期可以適當調(diào)整，降解產(chǎn)物無毒無害，且制備方法簡單，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的一種以生物可降解高聚物聚碳酸丁二酯(PBC)為增韌劑的聚乳酸(PLA)可吸收骨釘，該骨釘為復合材料制備而成的螺釘，所述的復合材料為基體材料PLA、增韌劑PBC和添加劑羥基磷灰石(HAP)的共混物。其中PLA占主要地位，為骨釘?shù)幕w材料；作為增韌劑的PBC和作為添加劑的HAP通過共混均勻分散在PLA基體中起到增韌和醫(yī)用修復作用。其中PLA在所述骨釘中的重量百分比為70、8%，PBC在骨釘中的重量百分比為I. 5 25%，HAP在骨釘中的重量百分比為0. 5 5%。所述的可吸收骨釘是通過熔融共混注塑、拉伸和切削加工制備而成的，所述的可吸收骨釘?shù)淖饔枚沃睆椒秶鸀棣?_。本發(fā)明的一種以生物可降解高聚物PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘?shù)闹苽浞椒?，包?I)將PBC、PLA和HAP分別烘干去除水分；(2 )將烘干后的PBC、PLA和HAP按配比進行加熱共混，然后注塑成圓柱形PBC/PLA/HAP復合樣條；(3)將復合樣條在熱空氣中進行拉伸以提高混合物的力學性能，獲得拉伸樣條；(4)對拉伸樣條進行切削加工，制成螺釘即得所述的以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘。所述步驟(I)中的烘干溫度、時間分別為對于PBC，4(T50°C，8 10小時；對于PLA，90 10(TC，8 10小時；對于HAP，10(Tl2(TC，8 10小時。所述步驟(2)中加熱共混的溫度范圍為17(Tl90°C，所注塑的圓柱形PBC/PLA/HAP復合樣條直徑范圍為I. 5 12mm。所述步驟(3)中熱空氣溫度范圍為25 120°C，拉伸倍數(shù)為I飛倍。所述加熱共混采用雙螺桿共混機。本發(fā)明采用聚碳酸丁二酯(PBC)為增韌劑與PLA共混以改善PLA的韌性。PBC是一種新穎的生物可降解材料，具有良好的生物相容性及生物可降解性，尤其是PBC具備很好的韌性，因此本發(fā)明采用了 PBC與PLA共混以改善PLA的韌性。羥基磷灰石(HAP)是一種較為理想的骨修復材料，具有良好的骨傳導性和生物相容性，對骨質(zhì)的恢復具有重要作用，可提高空洞愈合速率，本發(fā)明加入HAP以提高可降解骨釘?shù)墓切迯湍芰ΑＳ幸嫘Ч?I)本發(fā)明的可降解骨釘采用PBC對PLA進行增韌改性，PBC是一種新穎的生物可降解材料，具有良好的生物相容性及生物可降解性，其降解產(chǎn)物為二元醇及二氧化碳，對人體沒有任何副作用。尤其是PBC具備很好的韌性，與PLA材料共混能改善其韌性，使其適于用作骨釘材料。(2) PBC的共混參入可以縮短、調(diào)整PLA的降解周期，適于制備應用于不同部位的骨釘。(3)本發(fā)明骨釘?shù)慕到馐且粋€過程，隨著可降解材料的逐漸降解被吸收，所添加的羥基磷灰石起到了骨修復藥用作用，對打孔所造成的骨損傷有愈合功效。而傳統(tǒng)金屬類不降解骨釘經(jīng)二次手術(shù)取出后，會留下明顯孔洞，為患者留下潛在的脆弱隱患。(4)本發(fā)明產(chǎn)品的制備方法簡單，流程較短、制造成本低，對環(huán)境友好，經(jīng)濟效益高，可以用作傳統(tǒng)金屬骨釘及單純PLA骨釘?shù)纳墦Q代產(chǎn)品。


附圖是本發(fā)明的一種以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘?shù)氖疽鈭D。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例I(1)取一定量的？8(、？1^、撤 ，在一定溫度、時間下烘干去除水分。其中PLA的重量比為95%，干燥溫度為100°C，干燥時間8小時；PBC的重量比為4. 5%，干燥溫度為50°C，干燥時間8小時；HAP的重量比為O. 5%，干燥溫度為120°C，干燥時間8小時?！?br> (2)將烘干后的PBC、PLA、HAP在雙螺桿共混機中進行共混，共混溫度為190°C，然后注入到模具中注塑成直徑為I. 8mm的圓柱形PBC/PLA/HAP復合樣條。(3)將復合樣條置放于材料拉伸機中進行拉伸，加熱空氣溫度為120°C，拉伸倍數(shù)為2. 5倍。(4)對拉伸樣條進行切削加工，制成直徑為Imm的螺釘即得所需可降解骨釘。實施例2(1)取一定量的？8(、？1^、撤 ，在一定溫度、時間下烘干去除水分。其中PLA的重量比為90%,干燥溫度為100°C,干燥時間8小時；PBC的重量比為9%,干燥溫度為50°C,干燥時間8小時；HAP的重量比為1%,干燥溫度為120°C,干燥時間8小時。(2)將烘干后的PBC、PLA、HAP在雙螺桿共混機中進行共混，共混溫度為180°C，然后注入到模具中注塑成直徑為2. 8mm的圓柱形PBC/PLA/HAP復合樣條。(3)將復合樣條置放于材料拉伸機中進行拉伸，加熱空氣溫度為100°C，拉伸倍數(shù)為5倍。 (4)對拉伸樣條進行切削加工，制成直徑為I. 2mm的螺釘即得所需可降解骨釘。實施例3(1)取一定量的？8(、？1^、撤 ，在一定溫度、時間下烘干去除水分。其中PLA的重量比為85%,干燥溫度為10CTC,干燥時間8小時；PBC的重量比為12%,干燥溫度為50°C,干燥時間8小時；HAP的重量比為3%，干燥溫度為120°C，干燥時間8小時。(2)將烘干后的PBC、PLA、HAP在雙螺桿共混機中進行共混，共混溫度為170°C，然后注入到模具中注塑成直徑為12mm的圓柱形PBC/PLA/HAP復合樣條。(3)將復合樣條置放于材料拉伸機中進行拉伸，加熱空氣溫度為60°C，拉伸倍數(shù)為
3.5 倍。(4)對拉伸樣條進行切削加工，制成直徑為6mm的螺釘即得所需可降解骨釘。
權(quán)利要求
1.一種以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘，其特征是所述的以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘為復合材料制備而成的螺釘，所述的復合材料為基體材料PLA、增韌劑PBC和添加劑HAP的共混物； 其中PLA在所述骨釘中的重量百分比為70、8%，PBC在所述骨釘中的重量百分比為I.5 25%，HAP在所述骨釘中的重量百分比為O. 5 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘，其特征在于所述的可吸收骨釘是通過熔融共混注塑、拉伸和切削加工制備而成的，所述的可吸收骨釘?shù)淖饔枚沃睆椒秶鸀閘lmm。
3.如權(quán)利要求I所述的一種以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘?shù)闹苽浞椒?，其特征是包? (1)將PBC、PLA和HAP分別烘干去除水分； (2)將烘干后的PBC、PLA和HAP按配比進行加熱共混，然后注塑成圓柱形PBC/PLA/HAP復合樣條； (3)將復合樣條在熱空氣中進行拉伸，獲得拉伸樣條； (4)對拉伸樣條進行切削加工，制成螺釘即得所述的以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘?shù)闹苽浞椒?，其特征在于，所述步驟(I)中的烘干溫度和時間分別為對于PBC，4(T50°C，8 10小時；對于PLA，90 100。。，8 10 小時；對于 HAP，10(Tl2(rC，8 10 小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘?shù)闹苽浞椒?，其特征在于，所述步驟(2)中加熱共混的溫度范圍為17(Tl90°C，所注塑的圓柱形PBC/PLA/HAP復合樣條直徑范圍為I. 5 12mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘?shù)闹苽浞椒?，其特征在于，所述步驟(3)中熱空氣溫度范圍為25 120°C，拉伸倍數(shù)為I飛倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘?shù)闹苽浞椒?，其特征在于，所述加熱共混采用雙螺桿共混機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘及其制備方法，該骨釘為復合材料制備而成的螺釘，所述復合材料為基體材料PLA、增韌劑PBC和添加劑HAP的共混物；制備方法包括(1)將PBC、PLA和HAP分別烘干去除水分；(2)將烘干后的PBC、PLA和HAP按配比進行加熱共混，然后注塑成圓柱形PBC/PLA/HAP復合樣條；(3)將復合樣條在熱空氣中進行拉伸；(4)對拉伸樣條進行切削加工，制成螺釘即得所述的以PBC為增韌劑的PLA可吸收骨釘。本發(fā)明的骨釘具有優(yōu)良的機械性能以及良好的生物相容性，免除了二次手術(shù)對患者的再次傷害。本產(chǎn)品的降解產(chǎn)物無毒無害，且制備方法簡單，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號A61L31/06GK102935248SQ20121040226
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者楊慶, 劉馨洋, 郯志清, 沈新元, 吳文華, 吉亞麗 申請人:東華大學