一種可吸收複合生物材料及其製備方法
2023-05-24 17:09:56 2
專利名稱：一種可吸收複合生物材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於複合生物材料及製備方法，尤其涉及一種生物玻璃/殼聚糖/聚乳酸複合生物材料及製備方法。
背景技術：
骨內固定器是治療骨科疾病不可缺少的醫療器械，目前常用的內固定器有金屬材料或可吸收高分子材料。金屬材料存在著需二次手術取出；彈性模量較高，應力遮擋效應，體內異物等問題。最常用的可吸收材料聚乳酸存在著降解產物為酸性小分子化合物，導致局部炎症反應，此外聚乳酸也無骨誘導和骨傳導活性。生物玻璃(BG)是一類性能優良的生物材料，具有良好的生物相容性、骨傳導活性和骨誘導活性，作為骨修復材料能在植入界面引發特殊的生物學反應，可以在材料與骨組織界面之間形成化學鍵合，誘導骨的修復與再生。但其機械性能不佳，力學強度相對較低，並不適合承重部位的骨修復。殼聚糖(CS)是一種可降解的天然生物多糖，具有促進凝血和傷口癒合、調節免疫力、抗癌、抑制血糖升高和降低血脂等作用。與人體生物相容性良好，但缺乏骨傳導和骨誘導活性。單獨使用力學強度不理想。特別是在體內溼態環境下由於吸水性太強造成力學強度損失很快。其降解產物為氨基葡萄糖，呈弱鹼性。聚乳酸(PLLA)是一種新型的生物可降解材料，具有良好的機械性能、生物相容性、可降解、可吸收性。但是聚乳酸無生物活性，且其酸性降解產物會引起體內炎症反應，造成局部組織的損傷。綜上分析可以看出單一的生物玻璃、殼聚糖和聚乳酸都不是理想的骨科生物材料。而三者的複合製得的生物玻璃/殼聚糖/聚乳酸(BG/CS/PLLA)複合材料有望通過三者優勢互補，成為較為理想的骨科生物材料。聚乳酸的酸性降解產物可以被BG和CS的降解產物緩衝，降低局部炎症反應；同時BG和CS可以改善PLLA的疏水表面。CS快速降解後形成的多孔結構有利於骨組織的長入；BG良好的骨誘導和骨傳導活性可提供良好的骨細胞粘附增殖的生長環境，實現材料降解同時骨長入替代的固定癒合效果。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種可吸收複合生物材料及其製備方法，製備的可吸收複合生物材料具有高強度、生物相容性好，並具有骨誘導、骨傳導活性，是一種理想的骨科生物材料。為了實現上述任務，本發明採取如下的技術解決方案一種可吸收複合生物材料，其特徵在於，製得的該可吸收複合生物材料由以下原料按質量百分比構成生物玻璃10% 50%，殼聚糖5% 10%，聚乳酸40% 85%，原料的總和為 100%ο其中，所述的生物玻璃為CaO-P2O5-SiO2鈣磷矽系生物活性玻璃或Na2O-CaO-P2O5-SiO2系生物活性玻璃；且為燒結或溶膠凝膠法製備的粒徑範圍在
O.001-500 μ m的醫用生物材料級微粒。所述的殼聚糖為粒徑在100 μ πΓ300 μ m的醫用生物材料級微粒。所述的聚乳酸為聚L-乳酸或聚(D，L)-乳酸，或聚L-乳酸和聚(D，L)-乳酸的共聚物。上述可吸收複合生物材料的製備方法，其特徵在於，將配方量的生物玻璃、殼聚糖和聚乳酸進行混合，然後經熱模壓或熱擠出製成。其中，熱模壓的加工溫度為70°C 230°C，熱模壓的壓力為O. IMpa 20Mpa。所述熱擠出的加工溫度為70°C 230°C。
本發明的可吸收複合生物材料，具有生物相容性好、有生物活性、可降解和高強度。可製成各種骨科固定器械，例如骨釘、內固定板、椎間融合器等。
具體實施例方式以下結合發明人給出的實施例對本發明作進一步的詳細說明。按照本發明的技術方案，本實施例給出一種用於骨科的可吸收複合生物材料。該可吸收複合生物材料的原料選擇生物玻璃、殼聚糖、聚乳酸，按質量百分比計，生物玻璃10% 50%，殼聚糖5% 10%，聚乳酸40% 85%。其中，聚乳酸為聚L-乳酸或聚(D，L)-乳酸或該兩者的共聚物。生物玻璃為CaO-P2O5-SiO2鈣磷矽系生物活性玻璃或Na2O-CaO-P2O5-SiO2系生物玻璃，為燒結或溶膠凝膠法製備的粒徑為O. 001 μ m 500 μ m的醫用生物材料級微粒；殼聚糖為粒徑在100 μ m 300 μ m的醫用生物材料級微粒。製備的方法為將配方量的生物玻璃、殼聚糖、聚乳酸進行混合，然後經熱模壓或熱擠出製成； 熱模壓的加工方法是，將混合後的材料加到模具中，然後加熱到一定溫度，合適的溫度是70°C 230°C，適宜的溫度範圍是185°C 210°C。然後加壓至一定壓力，合適的壓力範圍是O. IMPa 20MPa，適宜的壓力範圍是2MPa IIMPa，熱模壓成型後經冷卻即可得到可吸收複合生物材料，經加工，得到各種骨科固定器械包括骨釘、內固定板、椎間融合器等。熱擠出的加工方法是，將上述混合後的材料加到擠出機中，進行加工成型。擠出機料筒合適的溫度範圍為140°C 220°C。以下是發明人給出的實施例，本發明不限於這些實施例。實施例I :將40克經過球磨後平均粒徑為100 μ m的CaO-P2O5-SiO2鈣磷矽系生物玻璃與10克粒徑為150 μ m殼聚糖和50克分子量為40萬左右的聚L-乳酸通過機械混合得到複合材料。將複合材料置於模具中，溫度加熱至185°C。進行熱模壓，熱模壓的壓力為lOMPa，保壓20分鐘，冷卻得到成型材料，經力學性能測試，壓縮強度為113. 5Mpa，彈性模量為6. 4GPa。然後通過機械加工的方法製成骨釘。實施例2 將20克經過球磨後平均粒徑為100 μ m的Na20-Ca0-P205_Si02系生物玻璃與10克粒徑為150 μ m殼聚糖和70克分子量為40萬左右的聚(D，L)-乳酸通過機械混合得到複合材料。將複合材料置於擠出機中，擠出機料筒的溫度為180°C，得到成型材料經力學性能測試，壓縮強度為105. 7Mpa，彈性模量為5. 6GPa。然後通過機械加工的方法製成內固定板。實施例3 本實施例與實施例I所不同的是，聚乳酸採用聚L-乳酸合聚(D，L)-乳酸的共聚物，其力學性能測試結果為壓縮強度為111. 6MPa，彈性模量為6. 2GPa，其它同實施例I。實施例4 本實施例與實施例2所不同的是，Na2O-CaO-P2O5-SiO2系生物玻璃的用量為50克，殼聚糖的用量為5克，聚乳酸採用聚L-乳酸合聚(D，L)-乳酸的共聚物，用量為45克，其力學性能測試結果為壓縮強度為108. 6MPa,彈性模量為6. 8GPa，其它同實施例2。·
權利要求
1.一種可吸收複合生物材料，其特徵在於，製得的該可吸收複合生物材料由以下原料按質量百分比構成生物玻璃10% 50%，殼聚糖5% 10%，聚乳酸40% 85%，原料的百分比之和為100%。
2.如權利要求I所述的可吸收複合生物材料，其特徵在於，所述的生物玻璃為CaO-P2O5-SiO2鈣磷矽系生物活性玻璃或Na2O-CaO-P2O5-SiO2系生物玻璃；且為燒結或溶膠凝膠法製備的粒徑範圍在O. 001 μ m-500 μ m的醫用生物材料級微粒。
3.如權利要求I所述的可吸收複合生物材料，其特徵在於，所述的聚乳酸為聚L-乳酸或聚(D，L)-乳酸，或聚L-乳酸和聚(D，L)-乳酸的共聚物。
4.如權利要求I所述的可吸收複合生物材料，其特徵在於，所述的所述的殼聚糖為粒徑在100 μ πΓ300 μ m的醫用生物材料級微粒。
5.權利要求f4其中之一所述的可吸收複合生物材料的製備方法，其特徵在於，將配方量的生物玻璃、殼聚糖和聚乳酸進行混合，然後經熱模壓或熱擠出製成。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述熱模壓的加工溫度為70°C 230°C，熱模壓的壓力為O. IMpa 20Mpa。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述熱模壓的加工溫度為185°C 210°C，熱模壓的壓力為2MPa I IMpa。
8.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述熱擠出的加工溫度為140°C 220°C。
全文摘要
本發明公開了一種可吸收複合生物材料，製得的該可吸收複合生物材料由以下原料按質量百分比構成生物玻璃10%~50%，殼聚糖5%~10%，聚乳酸40%~85%，原料的總和為100%。其中聚乳酸為聚L-乳酸或聚(D，L)-乳酸或該兩者的共聚物。具有生物相容性好、有生物活性、可降解和高強度。其製備方法是將配方量的生物玻璃、殼聚糖和聚乳酸進行混合，然後經熱模壓或熱擠壓製成。
文檔編號A61L27/10GK102772830SQ20121025538
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月23日 優先權日2012年7月23日
發明者於龍, 劉峙辰, 吳劍維, 吳子祥, 張揚, 李陽, 藏淵, 雷偉 申請人:中國人民解放軍第四軍醫大學