專利名稱：基于聚羥基烷酸酯材料的骨科內固定器械的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及骨科內固定器械的制備方法，尤其是指基于聚羥基烷酸酯材料的骨科內固定 器械的制備方法。
技術背景骨科疾病是現(xiàn)代社會的多發(fā)疾病，以脊柱疾病、關節(jié)疾病、骨質疏松、骨腫瘤為代表的 骨科疾病和由車禍等外力所引起的骨折是醫(yī)院中較常見的病例。骨折的主要治療方法是借助 外力將斷裂的骨骼對接固定后，依靠骨細胞的再造功能填補裂縫，使之重新連成一體。目前 常用的骨科內固定材料有三大類金屬材料、無機生物陶瓷材料和可降解高分子材料。對于 內固定材料而言，不僅要求固定材料無毒副作用、有生物安全性，而且必須有足夠的力學強 度并能與骨牢固地結合。金屬材料由于強度好，操作技術成熟，是目前普遍接受的骨折最常用的內固定材料。但 在使用中，金屬內固定材料存在如下缺點其在體液環(huán)境中易發(fā)生電解腐蝕，產生金屬離子 ，引發(fā)局部組織發(fā)炎；金屬易發(fā)生應力遮擋，導致骨折愈合延遲；需二次手術取出，增加了 手術成本和患者痛苦。而生物活性陶瓷材料也存在其強度低、脆性大、可塑性差，且在生理 環(huán)境中容易疲勞破壞的不足，限制了它的實際應用。近年來國內外許多學者正在對可吸收內 固定材料的性能和應用進行大量的研究和探索?？山到飧叻肿硬牧陷^之金屬和陶瓷材料則有 著突出的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)為(l)良好的生物相容性、無毒性、無抗原性和無致癌性； (2)在體內的降解產物能被生理系統(tǒng)清除而不干擾細胞代謝；(3)足夠的力學強度及強度維持 時間，彈性模量與松質骨接近，并通過逐漸吸收而將應力逐漸傳導到骨質中；(4)避免金屬 內固定物產生應力遮擋和長期存留體內而產生的并發(fā)癥。目前市場上應用于骨科的可吸收內固定材料中較常見的是聚乳酸(PLA)和聚乙醇酸 (PGA)制備的可吸收螺釘，多應用于不需要負重的關節(jié)周圍/內骨折。但上述材料仍存在諸如 親水性不足、細胞粘附力較弱、易引起無菌性炎癥反應、機械強度不足等缺陷。聚羥基脂肪酸酯(簡稱PHAs)是細菌體內廣泛存在的一種細胞內聚酯，在生物體內主要 作為細胞內碳源和能源的貯藏性物質而存在。PHAs具有生物降解性、生物相容性、壓電性、 無刺激性、無免疫原性等化學合成的高分子沒有的特性。而且在PHAs植入人體后，高分子斷 裂后釋放羥基酸，僅引起較小的酸性和炎癥反應。同時已在體內實驗中發(fā)現(xiàn)了PHAs的單體R-3-羥基丁酸(3HB)是人體血液中一個正常的代謝產物，作為酮體之一，在健康成人血液 中其濃度是3-10 mg/100 ml。中國發(fā)明專利CN 1215887C和CN1258382C中均提及的是一種聚羥基烷酸酯及其共聚物材 料制備的血管支架，涉及的是有關聚羥基烷酸酯及其共聚物材料在組織支架方面的應用領域 。而中國實用新型專利CN2631438中涉及的僅為頸椎前路可吸收固定板，側重的是利用現(xiàn)成 的可吸收固定材料來設計制造頸椎前路的固定板，但未提及可吸收固定板的制備工藝。而目前基于聚羥基烷酸酯的骨科內固定器械的制備，采用的原料大多是聚羥基丁酸( PHB)或聚羥基丁酸一羥基戊酸酯(PHBV)。其中，PHB的化學結構簡單規(guī)整，結晶度高達 60-80%，因而性脆，折裂伸長率很低，大大限制了它的應用范圍；PHBV的結晶速率比PHB的 結晶速率慢了很多，給加工帶來了很大難度。制備工藝通常采用的是將聚羥基烷酸酯溶解于 有機溶劑中，待有機溶劑揮發(fā)后再將聚羥基烷酸酯切碎后注塑或熱壓成試件。該制備方法存 在的缺陷為操作步驟復雜，同時樣品中會有殘留的有機溶劑，這對于骨科內植入材料植入人 體后會產生毒害作用。發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種基于聚羥基烷酸酯材料的骨科內固定器械的制 備方法，其方法簡便易操作，且制得的內固定器械有足夠的力學強度并能與骨牢固地結合， 而且對人體無毒害作用。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案 一種基于聚羥基烷酸酯材料的骨科內 固定器械的制備方法，其包括如下步驟干燥處理步驟，以聚羥基烷酸酯為主料，無機材料為添加料，對上述主料、添加料分別 進行真空干燥處理以除去其中含有的水分；共混步驟，將經干燥處理的主料和添加料按照預定質量比比值進行共混加工處理；注塑步驟，在微型注塑機上利用骨科內固定器械的模具進行注塑成型加工，注塑機的料 筒溫度高于共混物的熔融溫度；后處理步驟，注塑完成后待帶有注塑件的模具冷卻后脫模，再對所得注塑件進行表面修 整后即得到可降解的骨科內固定器械。進一步地，所述的聚羥基烷酸酯是指聚羥基丁酸一羥基己酸酯、聚3-羥基丁酸一4-羥基 丁酸一羥基己酸酯、聚3-羥基丁酸一羥基戊酸一羥基己酸酯的一種或兩種或三種混合物。進一步地，共混步驟中，所述的主料添加料的質量比為80: 20 99: 1。 進一步地，所述共混物的熔融溫度是10(TC 160°C 。進一步地，注塑步驟中，所述注塑機的料筒溫度比共混物的熔融溫度高1 15。C。 進一步地，所述骨科內固定器械為骨釘、骨板或椎體融合器。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明以聚羥基烷酸酯材料為主料，無機材料為添加料，并與共混加工以及微型注塑工藝相結合，方法簡便易操作，而且制備出的可降解的基于聚羥基烷 酸酯材料的骨科內固定器械有足夠的力學強度并能與骨牢固地結合，親水性好，細胞粘附力 強，而且對人體無毒害作用。
具體實施方式
本發(fā)明提供一種基于聚羥基烷酸酯材料的骨科內固定器械的制備方法，包括如下步驟 干燥處理步驟，以聚羥基烷酸酯為主料，無機材料為添加料，對上述主料、添加料分別進行真空干燥處理以除去其中含有的水分；共混步驟，將經干燥處理的主料和添加料按照預定質量比比值進行共混加工處理； 注塑步驟，在微型注塑機上利用骨科內固定器械的模具進行注塑成型加工，注塑機的料筒溫度高于共混物的熔融溫度；后處理步驟，注塑完成后待帶有注塑件的模具冷卻后脫模，再對所得注塑件進行表面修整后即得到可降解的骨科內固定器械。上述步驟中，所述的聚羥基烷酸酯是指聚羥基丁酸一羥基己酸酯、聚3-羥基丁酸一4-羥基丁酸一羥基己酸酯、聚3-羥基丁酸一羥基戊酸一羥基己酸酯的任意一種或者其中的任意兩種或三種混合物。所述的無機材料為羥基磷灰石、生物玻璃、磷酸三鈣、碳納米管中的一種或兩種或多種 混合物。其中，共混步驟中，所述的主料添加料的質量比比值為80: 20 99: 1。注塑步驟中，所述共混物的熔融溫度是10(TC 16(rC，而所述注塑機的料筒溫度比共混 物的熔融溫度高1 15'C。本發(fā)明方法可廣泛用于制作諸如骨釘、骨板或椎體融合器等骨科內固定器械，只需事先制作相應的模具即可。下面通過幾個實例來對本發(fā)明方法進行詳細闡述。 實例l將作為主料的聚羥基丁酸一羥基己酸酯與作為添加料的羥基磷灰石分別放入真空干燥箱中干燥4h，以除去原料中的水分；然后，按照主料添加料=99: l的質量比比值將主料和添 加料進行共混加工；然后，選用特殊加工的內固定骨釘、骨板和椎間融合器的模具，置于微 型注塑機上，再將共混物加入注塑機中進行注塑加工，注塑時，通過溫度控制使料筒溫度比共混物熔融溫度高5r，注塑機中的螺桿轉速為75rpm，保溫時間為5min;注塑完成后，待模 具冷卻至室溫即開模取出注塑件，修整后即得到可降解骨科內固定器械。 實例2將作為主料的聚3-羥基丁酸一4-羥基丁酸一羥基己酸酯與作為添加料的生物玻璃分別放 入真空干燥箱中干燥5h，以除去原料中的水分；然后，按照主料添加料=95: 5的質量比比 值將主料和添加料進行共混加工；然后，選用特殊加工的內固定骨釘、骨板和椎間融合器的 模具，置于微型注塑機上，再將共混物加入注塑機中進行注塑加工，注塑時，使料筒溫度比 共混物熔融溫度高1(TC，注塑機中的螺桿轉速為75rpm，保溫時間為8min;注塑完成后，待 模具冷卻至室溫即開模取出注塑件，修整后即得到可降解骨科內固定器械。實例3將作為主料的聚3-羥基丁酸一羥基戊酸一羥基己酸酯，與作為添加料的磷酸三鈣分別放 入真空干燥箱中干燥4h，以除去原料中的水分；然后，按照主料添加料=90: IO的質量比 比值將主料和添加料進行共混加工；然后，選用特殊加工的內固定骨釘、骨板和椎間融合器 的模具，置于微型注塑機上，加入共混物后即可進行注塑加工，注塑時，使料筒溫度比共混 物熔融溫度高1(TC，注塑機中的螺桿轉速為75rpm，保溫時間為5min;注塑完成后，待模具 冷卻至室溫即開模取出注塑件，修整后即得到可降解骨科內固定器械。實例4將作為主料的聚羥基丁酸一羥基己酸酯與聚3-羥基丁酸一4-羥基丁酸一羥基己酸酯兩種 材料的混合物，與作為添加料的碳納米管分別放入真空干燥箱中干燥4h，以除去原料中的水分；然后，按照主料添加料=95: 5的質量比比值將主料和添加料進行共混加工；然后，選用特殊加工的內固定骨釘、骨板和椎間融合器的模具，置于微型注塑機上，加入共混物后即 可進行注塑加工，注塑時，使料筒溫度高于熔融溫度5'C，注塑機中的螺桿轉速為75rpm，保 溫時間為5min;注塑完成后，待模具冷卻至室溫即開模取出注塑件，修整后即得到可降解骨 科內固定器械。 實例5將作為主料的聚羥基丁酸一羥基己酸酯與聚3-羥基丁酸一羥基戊酸一羥基己酸酯兩種材 料的混合物，與作為添加料的羥基磷灰石與碳納米管兩種材料的混合物分別放入真空干燥箱中干燥4h，以除去原料中的水分；然后，按照主料添加料=80: 20的質量比比值將主料和 添加料進行共混加工；然后，選用特殊加工的內固定骨釘、骨板和椎間融合器的模具，置于 微型注塑機上，加入共混物后即可進行注塑加工，注塑時，使料筒溫度高于熔融溫度1(TC， 注塑機中的螺桿轉速為75rpm，保溫時間為5min;注塑完成后，待模具冷卻至室溫即開模取 出注塑件，修整后即得到可降解骨科內固定器械。 實例6將作為主料的聚羥基丁酸一羥基己酸酯、聚3-羥基丁酸一4-羥基丁酸一羥基己酸酯與聚 3-羥基丁酸一羥基戊酸一羥基己酸酯三種材料的混合物，與作為添加料的羥基磷灰石、生物 玻璃、磷酸三鈣三種材料的混合物分別放入真空干燥箱中干燥4h，以除去原料中的水分；然后，按照主料添加料=95: 5的質量比比值將主料和添加料進行共混加工；然后，選用特殊加工的內固定骨釘、骨板和椎間融合器的模具，置于微型注塑機上，加入共混物后即可進行注塑加工，塑時，使料筒溫度比共混物熔融溫度高15'C。注塑機中的螺桿轉速為75rpm，保 溫時間為5min;注塑完成后，待模具冷卻至室溫即開模取出注塑件，修整后即得到可降解骨 科內固定器械。
權利要求
1.一種基于聚羥基烷酸酯材料的骨科內固定器械的制備方法，其特征在于，其包括如下步驟干燥處理步驟，以聚羥基烷酸酯為主料，無機材料為添加料，對上述主料、添加料分別進行真空干燥處理以除去其中含有的水分；共混步驟，將經干燥處理的主料和添加料按照預定質量比比值進行共混加工處理；注塑步驟，在微型注塑機上利用骨科內固定器械的模具進行注塑成型加工，注塑機的料筒溫度高于共混物的熔融溫度；后處理步驟，注塑完成后待帶有注塑件的模具冷卻后脫模，再對所得注塑件進行表面修整后即得到可降解的骨科內固定器械。
2 如權利要求l所述的基于聚羥基烷酸酯材料的骨科內固定器械的制 備方法，其特征在于，所述的聚羥基烷酸酯是指聚羥基丁酸一羥基己酸酯、聚3-羥基丁酸一 4-羥基丁酸一羥基己酸酯、聚3-羥基丁酸一羥基戊酸一羥基己酸酯的一種或兩種或三種混合 物。
3 如權利要求l所述的基于聚羥基烷酸酯材料的骨科內固定器械的制 備方法，其特征在于，所述的無機材料為羥基磷灰石、生物玻璃、磷酸三鈣或碳納米管的一 種或兩種或多種混合物。
4 如權利要求1或2或3所述的基于聚羥基烷酸酯材料的骨科內固定器 械的制備方法，其特征在于，共混步驟中，所述的主料添加料的質量比比值為80: 20 99
5 如權利要求l所述的基于聚羥基烷酸酯材料的骨科內固定器械的制備方法，其特征在于，所述共混物的熔融溫度是iocrc i6(rc。
6.如權利要求1或5所述的基于聚羥基烷酸酯材料的骨科內固定器械 的制備方法，其特征在于，注塑步驟中，所述注塑機的料筒溫度比共混物的熔融溫度高1 15。C。
7.如權利要求l所述的基于聚羥基烷酸酯材料的骨科內固定器械的制 備方法，其特征在于，所述骨科內固定器械為骨釘、骨板或椎體融合器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于聚羥基烷酸酯材料的骨科內固定器械的制備方法，包括干燥處理步驟，將作為主料的聚羥基烷酸酯及作為添加料的無機材料分別進行真空干燥處理以除去水分；共混步驟，將經干燥處理的主料和添加料按預定質量比比值進行共混加工處理；注塑步驟，在微型注塑機上利用骨科內固定器械模具進行注塑成型加工，使料筒溫度高于共混物熔融溫度；后處理步驟，待模具冷卻后脫模，對所得注塑件進行表面修整即得到可降解的骨科內固定器械。所述骨科內固定器械是指骨釘、骨板或椎體融合器。本發(fā)明以聚羥基烷酸酯材料為主料，無機材料為添加料，并結合共混加工及微型注塑工藝，方法簡便易操作，所得可降解骨科內固定器械力學強度好，對人體無毒害。
文檔編號B29C45/00GK101618586SQ20091030461
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月21日 優(yōu)先權日2009年7月21日
發(fā)明者佘振定, 劉偉強, 鵬 尚, 廖振華, 臻 王, 胡慶柳 申請人:深圳清華大學研究院