專利名稱：一種可吸收骨螺釘及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于骨與肌腱修復(fù)用的復(fù)合材料領(lǐng)域，特別是涉及一種可吸收的納米β -磷酸三鈣、納米碳酸鈣復(fù)合增強(qiáng)聚乳酸骨螺釘及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
骨螺釘用于骨折及移植材料的固定，傳統(tǒng)上采用金屬材料制作。近年來采用或降解聚合物材料制作的螺釘逐漸增多，其最大的特點(diǎn)是植入人體后可以發(fā)生降解，隨著組織的愈合，植入體緩慢降解，組織愈合后，植入體完全被吸收，因而不要二次手術(shù)。但是這種螺釘隨著降解時(shí)間的增加，力學(xué)性能下降太快；在降解過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致組織產(chǎn)生無菌性炎癥反應(yīng)，影響組織修復(fù)。在其中引入無機(jī)型填料可以有效改進(jìn)這些問題。由于磷酸鈣具有與骨骼中無機(jī)相相似的化學(xué)組成，因而成為最常用的填料選擇之一。中國(guó)專利(〇附403167)和美國(guó)專利(^5981619)曾公開將磷酸鈣加入了聚合物中獲得了力學(xué)性能較好的復(fù)合材料，但這些復(fù)合材料中的磷酸鈣的顆粒尺寸比較大(約I 100 μ m)，以經(jīng)過表面改性的、更小尺寸的顆粒加入復(fù)合材料可望獲得更均勻的分散度，從而獲得更好的性能。事實(shí)上，碳酸鈣作為部分動(dòng)物體內(nèi)的硬組織成份，也具有很好的生物相容性和可降解性的。以納米β-磷酸三鈣和納米碳酸鈣作為填料既能夠中和聚乳酸在降解過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，同時(shí)又能夠獲得高強(qiáng)度和可吸收的骨螺釘。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度的可吸收骨螺釘。本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備可吸收骨螺釘?shù)姆椒?。本發(fā)明的還一目的在于提供一種所述的可吸收骨螺釘在骨折及移植材料固定中的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案一種可吸收骨螺釘，其由以下質(zhì)量百分比的組分組成5 30%的納米磷酸三鈣、5 10%納米碳酸鈣和9(Γ60%的聚乳酸。優(yōu)選的，所述的可吸收骨螺釘由以下質(zhì)量百分比的組分組成10%的納米β -磷酸三鈣、10%納米碳酸鈣和80%的聚乳酸。優(yōu)選的，所述納米磷酸三鈣的粒徑大小為50nnT300nm、納米碳酸鈣的粒徑大小為30nnTl00nm,兩者以O(shè). 5unT5um的復(fù)合顆粒形式存在。優(yōu)選的，所說的聚乳酸為平均分子量在2(Γ60萬的左旋聚乳酸或右旋聚乳酸或消旋聚乳酸。進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了一種制備所述的可吸收骨螺釘?shù)姆椒?，其包括以下步驟I)在70°C 90°C下將聚乳酸溶解在有機(jī)溶劑二氧六環(huán)中，形成濃度為O. 02、. I克/毫升的溶液A ;
2)將納米β -磷酸三鈣和納米碳酸鈣按總質(zhì)量濃度O. 05、. 3克/毫升加入硬脂酸鈉乙醇溶液中，在20°C 50°C下攪拌6(Tl20min，然后通過噴霧干燥形成復(fù)合顆粒B ；3)將復(fù)合顆粒B加入到步驟I)制得的溶液A中，經(jīng)攪拌和超聲分散形成懸濁液C ；4)將步驟3)的懸濁液C制備成薄片，干燥后成型，即得可吸收骨螺釘。其中，步驟2)所述硬脂酸鈉乙醇溶液的濃度優(yōu)選為O. 005、. 01克/毫升。所述硬脂酸鈉在該步驟中主要起粘結(jié)作用。優(yōu)選的，步驟4)的方法具體為用流延法將步驟3)的懸濁液C制備成厚度為f 3mm的薄片，在50°C普通干燥箱中干燥2天，然后粉碎成粒狀料，并在50°C真空干燥箱中干燥I天，最后添加到注塑機(jī)中并注入具有所需螺釘形狀的模具中成型，成型溫度為1500C 180°C。更進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了一種所述的可吸收骨螺釘在骨折及移植材料固定中的應(yīng)用。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提供的骨螺釘是采用納米β_磷酸三鈣、納米碳酸鈣粉末與聚乳酸復(fù)合，以溶液混合及流延快速干燥法將納米β -磷酸三鈣、納米碳酸鈣粉末均勻分散于聚合物基體中，納米級(jí)的磷酸三鈣、碳酸鈣在具有良好的生物活性和可降解性的同時(shí)還具有非常大的比表面積，不但能夠中和聚乳酸在降解過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，還能夠強(qiáng)化骨螺釘?shù)目山到庑?、增加骨螺釘?shù)膹?qiáng)度。本發(fā)明提供的骨螺釘，納米磷酸三鈣、納米碳酸鈣形成復(fù)合顆粒后，由于碳酸鈣的良好的可分散性，復(fù)合顆粒的在聚乳酸中均勻分散得到了保證。同時(shí)，其降解過程中釋放出的大量磷酸根離子與鈣離子可原位形成類骨質(zhì)磷灰石礦物的沉積，這十分有利于體內(nèi)骨釘降解過程中骨組織的再生。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明所涉及到的藥品，如左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、消旋聚乳酸、硬脂酸鈉、β -磷酸三鈣、碳酸鈣、二氧六環(huán)等，均為商業(yè)購(gòu)買；所用的儀器，如超聲儀、干燥箱、注塑機(jī)等，均為市場(chǎng)上購(gòu)買到的常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器；實(shí)驗(yàn)所涉及到的方法，如攪拌、流延法等，若無特殊說明都為本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)使用方法。實(shí)施例II)在80°C下將18. Og平均分子量為22萬的左旋聚乳酸溶于300毫升二氧六環(huán)中，形成濃度為O. 06克/毫升的溶液A ；2)將O. Ig硬脂酸鈉溶于10毫升乙醇中，形成濃度為0.01克/毫升的硬脂酸鈉乙醇溶液，然后加入Ig平均粒徑50納米的β -磷酸三鈣和Ig平均粒徑30納米的碳酸鈣，其質(zhì)量比為I :1，總質(zhì)量濃度為O. 2克/毫升，在50°C下攪拌70min，然后通過噴霧干燥形成平均粒徑O. 5微米的復(fù)合顆粒B。
3)將復(fù)合顆粒B加入到步驟I)制得的溶液A中，經(jīng)攪拌和超聲分散形成懸濁液C ；4)用流延法將步驟3)的懸濁液C制備成厚度為2mm的薄片，在50°C普通干燥箱 中干燥2天，然后粉碎成粒狀料，并在50°C真空干燥箱中干燥I天，最后添加到注塑機(jī)中并注入具有所需螺釘形狀的模具中成型，成型溫度為170°C。即得含質(zhì)量百分比5%的納米磷酸鈣和質(zhì)量百分比5%的納米碳酸鈣的骨螺釘，其抗拉強(qiáng)度為28MPa。在模擬體液中浸泡3天后表面出現(xiàn)類骨質(zhì)磷灰石沉積。實(shí)施例2I)在85°C下將20. 7g平均分子量為41萬的右旋聚乳酸溶于500毫升二氧六環(huán)中，形成濃度為O. 0414克/毫升的溶液A ；2)將O. Ig硬脂酸鈉溶于20毫升乙醇中，形成濃度為O. 005克/毫升的硬脂酸鈉乙醇溶液，然后加入4g平均粒徑300納米的納米β -磷酸三鈣和2g平均粒徑40納米的納米碳酸鈣，其質(zhì)量比為2 :1，總質(zhì)量濃度為O. 3克/毫升，在30°C下攪拌80min，然后通過噴霧干燥形成平均粒徑5微米的復(fù)合顆粒B。3)將復(fù)合顆粒B加入到步驟I)制得的溶液A中，經(jīng)攪拌和超聲分散形成懸濁液C ；4)用流延法將步驟3)的懸濁液C制備成厚度為I. 5mm的薄片，在50°C普通干燥箱中干燥2天，然后粉碎成粒狀料，并在50°C真空干燥箱中干燥I天，最后添加到注塑機(jī)中并注入具有所需螺釘形狀的模具中成型，成型溫度為180°C。即得含質(zhì)量百分比15%的納米磷酸鈣和質(zhì)量百分比7. 5%的納米碳酸鈣的骨螺釘，其抗拉強(qiáng)度為31MPa。在模擬體液中浸泡7天后表面出現(xiàn)類骨質(zhì)磷灰石沉積。實(shí)施例3I)在90°C下將12g平均分子量為53萬的左旋聚乳酸溶于600毫升二氧六環(huán)中，形成濃度為O. 02克/毫升的溶液A ；2)將O. 21g硬脂酸鈉溶于30毫升乙醇中，形成濃度為O. 007克/毫升的硬脂酸鈉乙醇溶液，然后加入6g平均粒徑60納米的納米β -磷酸三鈣和2g平均粒徑60納米的納米碳酸鈣，其質(zhì)量比為3 :1，總質(zhì)量濃度為O. 267克/毫升，在40°C下攪拌lOOmin，然后通過噴霧干燥形成平均粒徑2微米的復(fù)合顆粒B。3)將復(fù)合顆粒B加入到步驟I)制得的溶液A中，經(jīng)攪拌和超聲分散形成懸濁液C ；4)用流延法將步驟3)的懸濁液C制備成厚度為Imm的薄片，在50°C普通干燥箱中干燥2天，然后粉碎成粒狀料，并在50°C真空干燥箱中干燥I天，最后添加到注塑機(jī)中并注入具有所需螺釘形狀的模具中成型，成型溫度為175°C。即得含質(zhì)量百分比30%的納米磷酸鈣和質(zhì)量百分比10%的納米碳酸鈣的骨螺釘，其抗拉強(qiáng)度為35MPa。在模擬體液中浸泡6天后表面出現(xiàn)類骨質(zhì)磷灰石沉積。實(shí)施例4I)在85°C下將13g平均分子量為41萬的右旋聚乳酸溶于500毫升二氧六環(huán)中，形成濃度為O. 026克/毫升的溶液A ；2)將O. 2g硬脂酸鈉溶于25毫升乙醇中，形成濃度為O. 008克/毫升的硬脂酸鈉乙醇溶液，然后加入6g平均粒徑70納米的納米β -磷酸三鈣和Ig平均粒徑100納米的納米碳酸鈣，其質(zhì)量比為6 :1，總質(zhì)量濃度為O. 28克/毫升，在40°C下攪拌120min，然后通過噴霧干燥形成平均粒徑4微米的復(fù)合顆粒B。 3)將復(fù)合顆粒B加入到步驟I)制得的溶液A中，經(jīng)攪拌和超聲分散形成懸濁液C ；4)用流延法將步驟3)的懸濁液C制備成厚度為I. 2mm的薄片，在50°C普通干燥箱中干燥2天，然后粉碎成粒狀料，并在50°C真空干燥箱中干燥I天，最后添加到注塑機(jī)中并注入具有所需螺釘形狀的模具中成型，成型溫度為180°C。即得含質(zhì)量百分比30%的納米磷酸鈣和質(zhì)量百分比5%的納米碳酸鈣的骨螺釘，其抗拉強(qiáng)度為32MPa。在模擬體液中浸泡8天后表面出現(xiàn)類骨質(zhì)磷灰石沉積。實(shí)施例5I)在75°C下將17g平均分子量在25萬的消旋聚乳酸溶于400毫升二氧六環(huán)中，形成濃度為O. 0425克/毫升的溶液A ；2)將O. 08g硬脂酸鈉溶于10毫升乙醇中，形成濃度為O. 008克/毫升的硬脂酸鈉乙醇溶液，然后加入Ig平均粒徑150納米的納米β -磷酸三鈣和2g平均粒徑50納米的納米碳酸鈣，其質(zhì)量比為1:2，總質(zhì)量濃度為O. 3克/毫升，在50°C下攪拌60min，然后通過噴霧干燥形成平均粒徑2微米的復(fù)合顆粒B。3)將復(fù)合顆粒B加入到步驟I)制得的溶液A中，經(jīng)攪拌和超聲分散形成懸濁液C ；4)用流延法將步驟3)的懸濁液C制備成厚度為2. 3mm的薄片，在50°C普通干燥箱中干燥2天，然后粉碎成粒狀料，并在50°C真空干燥箱中干燥I天，最后添加到注塑機(jī)中并注入具有所需螺釘形狀的模具中成型，成型溫度為160°C。即得含質(zhì)量百分比5%的納米磷酸鈣和質(zhì)量百分比10%的納米碳酸鈣的骨螺釘，其抗拉強(qiáng)度為25MPa。在模擬體液中浸泡4天后表面出現(xiàn)類骨質(zhì)磷灰石沉積。實(shí)施例6I)在80°C下將14. 4g平均分子量為41萬的右旋聚乳酸溶于500毫升二氧六環(huán)中，形成濃度為O. 0288克/毫升的溶液A ；2)將O. Ig硬脂酸鈉溶于20毫升乙醇中，形成濃度為O. 005克/毫升的硬脂酸鈉乙醇溶液，然后加入4g平均粒徑200納米的納米β -磷酸三鈣和I. 6g平均粒徑30納米的納米碳酸鈣，其質(zhì)量比為5 :2，總質(zhì)量濃度為O. 28克/毫升，在30°C下攪拌90min，然后通過噴霧干燥形成平均粒徑3微米的復(fù)合顆粒B。3)將復(fù)合顆粒B加入到步驟I)制得的溶液A中，經(jīng)攪拌和超聲分散形成懸濁液C ；4)用流延法將步驟3)的懸濁液C制備成厚度為I. 6mm的薄片，在50°C普通干燥箱中干燥2天，然后粉碎成粒狀料，并在50°C真空干燥箱中干燥I天，最后添加到注塑機(jī)中并注入具有所需螺釘形狀的模具中成型，成型溫度為175°C。即得含質(zhì)量百分比20%的納米磷酸鈣和質(zhì)量百分比8%的納米碳酸鈣的骨螺釘，其抗拉強(qiáng)度為29MPa。在模擬體液中浸泡6天后表面出現(xiàn)類骨質(zhì)磷灰石沉積。實(shí)施例7
I)在80°C下將16. Og平均分子量為22萬的左旋聚乳酸溶于300毫升二氧六環(huán)中，形成濃度為O. 06克/毫升的溶液A ；2)將O. Ig硬脂酸鈉溶于10毫升乙醇中，形成濃度為0.01克/毫升的硬脂酸鈉乙醇溶液，然后加入2g平均粒徑50納米的β -磷酸三鈣和2g平均粒徑30納米的碳酸鈣，其質(zhì)量比為I :1，總質(zhì)量濃度為O. 2克/毫升，在50°C下攪拌70min，然后通過噴霧干燥形成平均粒徑O. 5微米的復(fù)合顆粒B。3)將復(fù)合顆粒B加入到步驟I)制得的溶液A中，經(jīng)攪拌和超聲分散形成懸濁液C ；4)用流延法將步驟3)的懸濁液C制備成厚度為2mm的薄片，在50°C普通干燥箱中干燥2天，然后粉碎成粒狀料，并在50°C真空干燥箱中干燥I天，最后添加到注塑機(jī)中并注入具有所需螺釘形狀的模具中成型，成型溫度為170°C。即得含質(zhì)量百分比5%的納米磷酸鈣和質(zhì)量百分比5%的納米碳酸鈣的骨螺釘，其抗拉強(qiáng)度為36MPa。在模擬體液中浸泡3天后表面出現(xiàn)類骨質(zhì)磷灰石沉積。對(duì)比例8按實(shí)施例7同樣的方法制備添加質(zhì)量百分比20%納米碳酸鈣(不加β -磷酸三鈣)的骨釘，在同樣模擬體液浸泡條件下其表面出現(xiàn)類骨質(zhì)磷灰石沉積的時(shí)間為13天，遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于實(shí)施例廣7中出現(xiàn)類骨質(zhì)磷灰石沉積的時(shí)間。顯示納米磷酸三鈣的引入有效地改進(jìn)其表面類骨質(zhì)礦物的沉積。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種可吸收骨螺釘，其特征在于，其由以下質(zhì)量百分比的組分組成5 30%的納米β -磷酸三鈣、5 10%的納米碳酸鈣和9(Γ60%的聚乳酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可吸收骨螺釘，其特征在于，其由以下質(zhì)量百分比的組分組成10%的納米β -磷酸三鈣、10%的納米碳酸鈣和80%的聚乳酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可吸收骨螺釘，其特征在于，所述納米磷酸三鈣的粒徑大小為50nnT300nm、納米碳酸I丐的粒徑大小為30nnTl00nm,兩者以O(shè). 5unT5um的復(fù)合顆粒形式存在。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可吸收骨螺釘，其特征在于，所說的聚乳酸為平均分子量在2(Γ60萬的左旋聚乳酸或右旋聚乳酸或消旋聚乳酸。
5.一種制備權(quán)利要求f 4任意一項(xiàng)所述的可吸收骨螺釘?shù)姆椒?，其包括以下步驟1)在70°C 90°C下將聚乳酸溶解在有機(jī)溶劑二氧六環(huán)中，形成濃度為O. 02、. I克/毫升的溶液A ;2)將納米β-磷酸三鈣和納米碳酸鈣按總質(zhì)量濃度O. 05、. 3克/毫升加入硬脂酸鈉乙醇溶液中，在20°C 50°C下攪拌6(Tl20min，然后通過噴霧干燥形成復(fù)合顆粒B ；3)將復(fù)合顆粒B加入到步驟I)制得的溶液A中，經(jīng)攪拌和超聲分散形成懸濁液C；4)將步驟3)的懸濁液C制備成薄片，干燥后成型，即得可吸收骨螺釘。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟2)所述硬脂酸鈉乙醇溶液的濃度為O. 005 O. 01克/毫升。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟4)的方法具體為用流延法將步驟3)的懸濁液C制備成厚度為f 3mm的薄片，在50°C普通干燥箱中干燥2天，然后粉碎成粒狀料，并在50°C真空干燥箱中干燥I天，最后添加到注塑機(jī)中并注入具有所需螺釘形狀的模具中成型，成型溫度為150°C 180°C。
8.權(quán)利要求Γ4任意一項(xiàng)所述的可吸收骨螺釘在骨折及移植材料固定中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可吸收骨螺釘及其制備方法，該骨螺釘含有質(zhì)量百分比為5~30%的納米β-磷酸三鈣、5~10%的納米碳酸鈣和90~60%的聚乳酸。將納米β-磷酸三鈣與納米碳酸鈣粉末共混造粒制成復(fù)合顆粒，再將其與聚乳酸采用溶液混合，通過流延快速干燥、造粒形成顆粒料，在注塑機(jī)中擠出成型。本發(fā)明保證了納米β-磷酸三鈣、納米碳酸鈣粉末均勻分散于聚合物基體中，形成的骨螺釘具有良好的生物活性和可降解性，強(qiáng)度高。
文檔編號(hào)A61L31/14GK102940910SQ20121052444
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者程逵, 李眾利, 翁文劍, 李玲玲, 王美娜 申請(qǐng)人:北京中奧匯成生物材料科技有限公司