專利名稱：高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械，特別是一種以高強(qiáng)度鎂合金絲材為基體，鎂合金絲材之間通過低含量的粘結(jié)劑聚乳酸高分子材料進(jìn)行高溫粘結(jié)固化的骨內(nèi)固定植入器械，其中，鎂合金絲材呈現(xiàn)為定向分散排列或?yàn)槎S編織結(jié)構(gòu)或是三維編織結(jié)構(gòu)的排列結(jié)構(gòu)形式，具有強(qiáng)度高、體內(nèi)吸收勻速可控、降解析氫緩和量少等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于強(qiáng)度要求高、體積大的骨創(chuàng)傷外科、骨缺損修復(fù)外科、整形美容用骨科植入器械，屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前臨床使用骨科植入器械以鈦合金、不銹鋼、鈷基合金制作的最為常用，具有穩(wěn)定的固定效果和優(yōu)越的生物相容性，但也存在彈性模量高、密度大、不能降解吸收等缺點(diǎn)。近年來，以聚乳酸為典型代表的可吸收高分子內(nèi)固定骨科器械逐漸在臨床上得到推廣應(yīng)用，手術(shù)愈合后可在體內(nèi)被降解吸收掉，無需二次手術(shù)取出。但相對于金屬骨科器械，高分子骨科器械的強(qiáng)度不足，若用于固定受力較大的骨折斷端，隨著可吸收板降解，固定力減弱，可能導(dǎo)致二次骨折。其次，可吸收高分子板降解產(chǎn)物為酸性，在降解期間，骨折區(qū)一直處于低PH值狀態(tài)，易引起局部炎癥反應(yīng)，影響成骨細(xì)胞活性。再次，可吸收板對X線不阻射，這對手術(shù)后療效觀察造成一定的不便。另外，可吸收板的降解速度與骨折愈合速度較難同步，若降解過快，將導(dǎo)致固定強(qiáng)度不足而二次骨折，過慢則影響骨愈合。近年來，可降解鎂合金在可吸收骨科植入器械方面的應(yīng)用前景受到了全世界研究者的廣泛關(guān)注。鎂合金用于骨科器械具有很多性能優(yōu)勢，例如彈性模量低，約為4f45GPa，比鈦金屬更接近于人骨；其密度在I. 7^1. 9g/cm3左右，和人骨密質(zhì)骨密度相近；其比強(qiáng)度、比剛度較高，拉伸強(qiáng)度通常在200MPa到300MPa之間，能滿足骨固定材料的力學(xué)強(qiáng)度要求；具有良好的生物相容性，鎂是人體內(nèi)幾個主要的金屬元素之一，對于調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長和維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)有重要作用；降解析出的過量鎂可以通過尿液排出體外，具有良好的安全性。但是，鎂合金耐腐蝕性能較差，在人體內(nèi)生物降解速度過快，易導(dǎo)致骨折固定早期力學(xué)強(qiáng)度大幅降低；其次，鎂合金的強(qiáng)度比鈦合金、不銹鋼低，骨折固定器械鎂合金的用量大，大體積的鎂合金因?yàn)榻到鈺焖籴尫懦龃罅康逆V金屬離子，易造成溶骨現(xiàn)象，并且，鎂合金用量越大，降解析出的氫氣量也越大越快，機(jī)體組織沒法吸收，只能導(dǎo)致氫氣在植入器械周圍大量聚集，形成鼓泡現(xiàn)象。目前，國內(nèi)外研究者采用等離子噴涂、微弧氧化、電沉積、氣相沉積等表面涂層技術(shù)對鎂合金進(jìn)行表面改性處理，有大量的研究報(bào)道，也取得了很多研究進(jìn)展。制備保護(hù)涂層能延緩鎂合金器械在體內(nèi)的早期腐蝕，從而避免骨折固定器械的早期力學(xué)強(qiáng)度大幅降低。但在后期，由于外表面涂層的逐漸降解，大體積的鎂合金基體裸露在生理環(huán)境中，失去有效保護(hù)，必然導(dǎo)致大量的鎂離子和氫氣在短時(shí)間內(nèi)快速釋放，因此，表面涂層技術(shù)不能從根本上解決鎂合金骨科器械存在各種問題。為此，本專利申請人在已公開的發(fā)明專利“生物可吸收醫(yī)用復(fù)合材料及其制備方法(公開號CN 102397589A)”中，提出了一種解決技術(shù)方案，發(fā)明了一種由以鎂合金絲材或纖維作為增強(qiáng)相、以聚乳酸為基體的骨內(nèi)固定復(fù)合材料，其性能兼具可吸收高分子材料和可降解鎂合金的各自優(yōu)勢，但同時(shí)又能克服兩者各自缺點(diǎn)。該復(fù)合材料具有比聚乳酸高分子材料更高的強(qiáng)度、降解速度可控、降解產(chǎn)物能酸堿中和、析氫量少、完全可吸收等優(yōu)點(diǎn)。但該發(fā)明復(fù)合材料也存在強(qiáng)度不足的問題，因?yàn)樵谠摼廴樗峄鶑?fù)合材料中，聚乳酸作為基體，含量高，占材料總重量的509Γ99. 5%，但強(qiáng)度很低；鎂合金絲材作為增強(qiáng)體，盡管強(qiáng)度高，可達(dá)200MPa到300MPa之間，但含量低，占材料總重量的O. 5°/Γ50%。因此，該復(fù)合材料比基體聚乳酸本身的強(qiáng)度高，但比鎂合金的強(qiáng)度要低很多。該復(fù)合材料比目前臨床使用的可吸收聚乳酸骨科器械具有更廣泛的使用范圍和更好的強(qiáng)度安全性，但在強(qiáng)度要求更高的大受載骨折固定方面難以滿足穩(wěn)定固定的力學(xué)安全要求。針對該問題，本發(fā)明提出的技術(shù)解決方案是將復(fù)合材料中鎂合金絲材的含量提高到占材料總重量的50. 19Γ95%，將鎂合金絲材從低含量的增強(qiáng)體變?yōu)楦吆康幕w；將復(fù)合材料中的聚乳酸含量降低到占材料總重量的59Γ49. 9%，將聚乳酸從高含量的基體變?yōu)榈秃康膬H在鎂合金絲材之間起固化粘結(jié)作用的粘結(jié)劑。因此，本發(fā)明一種高強(qiáng)度可吸收絲·材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械，是以更高含量的高強(qiáng)度鎂合金絲材為基體，鎂合金絲材之間通過低含量的粘結(jié)劑聚乳酸高分子材料進(jìn)行高溫粘結(jié)固化的骨內(nèi)固定植入器械，具有更接近于鎂合金的強(qiáng)度，能滿足強(qiáng)度要求更高的大受載骨折固定的力學(xué)安全要求。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械及其制備方法，是以更高含量的高強(qiáng)度鎂合金絲材為基體，鎂合金絲材之間通過低含量的粘結(jié)劑聚乳酸高分子材料進(jìn)行高溫粘結(jié)固化的骨內(nèi)固定植入器械，具有更接近于鎂合金的強(qiáng)度，能滿足強(qiáng)度要求更高的大受載骨折固定的力學(xué)安全要求。技術(shù)方案臨床用不銹鋼、鈦合金骨科器械強(qiáng)度高，但在體內(nèi)不可被降解吸收；臨床用可吸收聚乳酸類骨科器械在體內(nèi)能被降解吸收，但強(qiáng)度太低，應(yīng)用范圍窄；正處于研究階段的表面有保護(hù)涂層的鎂合金骨科器械強(qiáng)度高，且能在體內(nèi)被降解吸收，而且保護(hù)涂層能延緩鎂合金器械在體內(nèi)的早期腐蝕，從而避免骨折固定器械的早期力學(xué)強(qiáng)度大幅降低，但在后期，由于外表面涂層的逐漸降解，大體積的鎂合金基體裸露在生理環(huán)境中，失去有效保護(hù)，必然導(dǎo)致大量的鎂離子和氫氣在短時(shí)間內(nèi)快速釋放，帶來溶骨現(xiàn)象和氣體鼓泡問題。該骨內(nèi)固定植入器械主要由高強(qiáng)度鎂合金絲材按設(shè)定的排列結(jié)構(gòu)形式復(fù)合而成，相鄰鎂合金絲材之間通過較低含量的粘結(jié)劑聚乳酸高分子材料進(jìn)行高溫粘結(jié)固化，其中，鎂合金絲材的排列結(jié)構(gòu)形式呈現(xiàn)為定向分散排列或?yàn)槎S編織結(jié)構(gòu)或是三維編織結(jié)構(gòu)，按重量百分比計(jì)算，粘結(jié)劑聚乳酸占總重量的59Γ49. 9%，鎂合金絲材占總重量的50. 19Γ95%，鎂合金絲材的直徑為O. 05mnTl. 5mm。所述及的鎂合金絲材由鎂鋁合金、鎂錳合金、鎂鋅合金、鎂鋯合金、鎂稀土合金、鎂鋰合金、鎂鈣合金或鎂銀合金的一種或由這些體系組合而成的三元或多元系鎂合金拉拔、加工而成。所述及的鎂合金絲材表面通過微弧氧化、陽極氧化、電沉積、等離子噴涂、化學(xué)轉(zhuǎn)化、離子注入、濺射、氣相沉積或生物化學(xué)方法制備了一層可降解生物陶瓷保護(hù)層，以控制鎂合金絲材的降解速度和鎂離子的溶出速度，生物陶瓷保護(hù)層為羥基磷灰石涂層、磷酸三鈣涂層、氧化鎂涂層或含氟防護(hù)層，其厚度為O. I μ πΓ ΟΟ μ m。所述粘結(jié)劑聚乳酸高分子材料為聚L-乳酸，或者聚(D，L)-乳酸或者是兩者的共聚物或混合物，或者為乳酸同乙醇酸的共聚物，聚乳酸分子量為5萬 150萬。所述骨內(nèi)固定植入器械包括各種結(jié)構(gòu)形式的接骨板及配套螺釘、髓內(nèi)釘、脊柱骨折脫位固定器材、骨針或單獨(dú)起固定作用的螺釘、骨填充材料。所述高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械的制備步驟如下I)首先將選好成分的鎂合金拉拔、加工成鎂合金絲材；2)選擇合適的陶瓷涂層技術(shù)，在鎂合金絲材表面制備出所需的可降解生物陶瓷保 護(hù)層；3)將適量鎂合金絲材以所需排列結(jié)構(gòu)形式疊加固定在熱壓模具或注塑模具中；4)將適量的聚乳酸高分子材料注入到熱壓模具或注塑模具中，進(jìn)行熱壓固化成型或注塑固化成型，并機(jī)械加工成所需結(jié)構(gòu)的骨內(nèi)固定植入器械。所述高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械的制備步驟也可如下I)首先將選好成分的鎂合金拉拔、加工成鎂合金絲材；2)選擇合適的陶瓷涂層技術(shù)，在鎂合金絲材表面制備出所需的可降解生物陶瓷保護(hù)層；3)采用浸潰提拉涂覆、刷涂或噴涂方法，在表面有可降解生物陶瓷保護(hù)層的鎂合金絲材表面進(jìn)一步制備出聚乳酸預(yù)涂覆層，或?qū)㈡V合金絲材先按設(shè)定方式排列在預(yù)制坯模具中，后將聚乳酸溶液或高溫熔融態(tài)聚乳酸澆注入預(yù)制坯模具中，再進(jìn)行干燥固化或冷卻固化，先制備出薄片狀聚乳酸與鎂合金絲材的預(yù)制復(fù)合坯料；4)將上述表面涂覆有聚乳酸預(yù)涂覆層的鎂合金絲材按所需排列結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行疊力口、排列在熱擠壓模具；或?qū)⒈∑瑺罹廴樗崤c鎂合金絲材的預(yù)制復(fù)合坯料按要求進(jìn)行裁剪，然后再疊加、排列在熱擠壓模具，最后進(jìn)行熱擠壓固化成型，并機(jī)械加工成所需結(jié)構(gòu)的骨內(nèi)固定植入器械。有益效果該發(fā)明的有益效果如下I、本發(fā)明是一種以更高含量的高強(qiáng)度鎂合金絲材為基體(占總重量的50. 19Γ95%)，鎂合金絲材之間通過低含量的粘結(jié)劑聚乳酸高分子材料進(jìn)行高溫粘結(jié)固化的骨內(nèi)固定植入器械，比發(fā)明專利CN 102397589Α公開的鎂合金絲材為增強(qiáng)體、聚乳酸為基體的醫(yī)用復(fù)合材料具有更接近于鎂合金的強(qiáng)度，能滿足強(qiáng)度要求更高的大受載骨折固定的力學(xué)安全要求。2、盡管本發(fā)明高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械以高含量的鎂合金絲材為基體，鎂合金絲材占總重量的50. 19Γ95%，但其在生理環(huán)境下的腐蝕降解行為與目前大量研究報(bào)道的表面有保護(hù)涂層的鎂合金骨科器械有本質(zhì)上的區(qū)別。因?yàn)楹笳弑Ｗo(hù)涂層雖能延緩鎂合金器械在體內(nèi)的早期腐蝕，但在后期，由于外表面涂層的逐漸降解，內(nèi)部大體積的鎂合金基體裸露在生理環(huán)境中，失去有效保護(hù)，必然導(dǎo)致大量的鎂離子和氫氣在短時(shí)間內(nèi)快速釋放，帶來溶骨現(xiàn)象和氣體鼓泡問題。本發(fā)明中雖然含有高達(dá)50. 1°/Γ95%的鎂合金絲材，但在鎂合金絲材之間采用粘結(jié)劑聚乳酸進(jìn)行高溫粘結(jié)固化，鎂合金絲材之間的聚乳酸粘結(jié)劑既有粘結(jié)固化作用，同時(shí)，又對周圍的鎂合金絲材形成很好的保護(hù)，由于聚乳酸，特別是分子量高的聚乳酸的降解速度相對較慢，即使外層鎂合金絲材被暴露在生理環(huán)境中，與其相鄰的內(nèi)層鎂合金絲材依然會被包圍的聚乳酸薄膜很好的保護(hù)著，不會同時(shí)發(fā)生腐蝕降解。并且，通過調(diào)整粘結(jié)劑聚乳酸與基體鎂合金絲材的相對含量以及鎂合金絲材表面陶瓷保護(hù)層的厚度，可以有效控制本發(fā)明骨科器械在體內(nèi)的降解速度，保障其在體內(nèi)整個降解過程中保持較穩(wěn)定的降解速度，不會發(fā)生突變。3、本發(fā)明在體內(nèi)降解的過程中，對其周圍生理環(huán)境的局部酸堿性影響小，因?yàn)殒V合金絲材基體降解呈現(xiàn)堿性的特征，很好的中和了粘結(jié)劑聚乳酸降解后的酸性環(huán)境，克服了傳統(tǒng)聚乳酸骨科器械降解后造成的局 部酸性過強(qiáng)的問題。4、本發(fā)明所有組分均可在體內(nèi)完全生物降解吸收掉，該復(fù)合材料由均具有良好生物相容性和可降解性的鎂合金和聚乳酸組成，其中鎂合金絲材表面陶瓷保護(hù)層亦由具有良好生物相容性和可吸收性的氧化鎂、硅酸鎂、羥基磷灰石等可降解生物陶瓷組成，很好的克服了常見報(bào)道聚乳酸復(fù)合材料添加碳纖維等增強(qiáng)相不能被完全降解掉的問題。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械，主要由高強(qiáng)度鎂合金絲材按設(shè)定的排列結(jié)構(gòu)形式復(fù)合而成，相鄰鎂合金絲材之間通過較低含量的粘結(jié)劑聚乳酸高分子材料進(jìn)行高溫粘結(jié)固化，其中，鎂合金絲材的排列結(jié)構(gòu)形式呈現(xiàn)為定向分散排列或?yàn)槎S編織結(jié)構(gòu)或是三維編織結(jié)構(gòu)，按重量百分比計(jì)算，粘結(jié)劑聚乳酸占總重量的59Γ49. 9%，鎂合金絲材占總重量的50. 1°/Γ95%，鎂合金絲材的直徑為O. 05mnTl. 5mm。所述及的鎂合金絲材由鎂鋁合金、鎂錳合金、鎂鋅合金、鎂鋯合金、鎂稀土合金、鎂鋰合金、鎂鈣合金或鎂銀合金的一種或由這些體系組合而成的三元或多元系鎂合金拉拔、加工而成。所涉及鎂合金絲材材質(zhì)主要包括鎂鋁系列(除二元體系外主要包括Mg-Al-Zn，Mg-Al-Mn, Mg-Al-Si, Mg-Al-RE四個三元體系以及多元體系，代表性合金如AZ31，AZ61，AZ91，AM60, AE21，AS21等，其中含鋁質(zhì)量低于10%, Zn、Mn、Si、RE質(zhì)量小于5%);鎂錳系列(主要是二元Mg-O. I 2. 5%Mn以及添加少量稀土、I丐、鋅等元素組成的三元系或多元系,代表合金如國內(nèi)牌號MBl和MB8);鎂鋅系列(除二元體系外主要包括Mg-Zn-Zr和Mg-Zn-Cu系列，代表性合金ZK21，ZK60, ZC62等)；鎂鋯系列(主要是二元Mg-O. I 2%Zr及添加少量稀土、鋅等元素組成的三元系或多元系，代表合金如KlA等)；鎂稀土系列(主要是二元Mg-O. I 5%RE)及添加少量鋁、鋯、鈣、鋅等元素組成的三元系或多元系);鎂鋰合金(主要是二元Mg-l"l5%Li及添加少量招、稀土、鋅和娃等元素組成的三元系或多元系,代表合金如LA91，LAZ933等);鎂鈣系列(主要是二元Mg-O. I 10%Ca及添加少量稀土、鋯、鋅等元素組成的三元系或多元系);鎂銀系列(主要是二元Mg-O. I 12%Ag及添加少量稀土、錯、鋅等元素組成的三元系或多元系，代表合金如QE22等)等不同的合金體系的一種或者由這些體系組成的三元系和多元系鎂合金。所述及的鎂合金絲材表面通過微弧氧化、陽極氧化、電沉積、等離子噴涂、化學(xué)轉(zhuǎn)化、離子注入、濺射、氣相沉積或生物化學(xué)方法制備了一層可降解生物陶瓷保護(hù)層，以控制鎂合金絲材的降解速度和鎂離子的溶出速度，生物陶瓷保護(hù)層為羥基磷灰石涂層、磷酸三鈣涂層、氧化鎂涂層或含氟防護(hù)層，其厚度為O. I μ πΓ ΟΟ μ m。所述粘結(jié)劑聚乳酸高分子材料為聚L-乳酸，或者聚(D，L)-乳酸或者是兩者的共聚物或混合物，或者為乳酸同乙醇酸的共聚物，聚乳酸分子量為5萬 150萬。所述骨內(nèi)固定植入器械包括各種結(jié)構(gòu)形式的接骨板及配套螺釘、髓內(nèi)釘、脊柱骨折脫位固定器材、骨針或單獨(dú)起固定作用的螺釘、骨填充材料。本發(fā)明制備方法可以是將選好成分的鎂合金拉拔、加工成鎂合金絲材；選擇合適的陶瓷涂層技術(shù)，在鎂合金絲材表面制備出所需的可降解生物陶瓷保護(hù)層；將適量鎂合金絲材以所需排列結(jié)構(gòu)形式固定在熱壓模具或注塑模具中；將適量的聚乳 酸高分子材料注入到熱壓模具或注塑模具中，進(jìn)行熱壓固化成型或注塑固化成型，并機(jī)械加工成所需結(jié)構(gòu)的骨內(nèi)固定植入器械。本發(fā)明制備方法還可以是；將選好成分的鎂合金拉拔、加工成鎂合金絲材；選擇合適的陶瓷涂層技術(shù)，在鎂合金絲材表面制備出所需的可降解生物陶瓷保護(hù)層；采用浸潰提拉涂覆、刷涂或噴涂方法，在表面有可降解生物陶瓷保護(hù)層的鎂合金絲材表面進(jìn)一步制備出聚乳酸預(yù)涂覆層，或?qū)㈡V合金絲材先按設(shè)定方式排列在預(yù)制坯模具中，后將聚乳酸溶液或高溫熔融態(tài)聚乳酸澆注入預(yù)制坯模具中，再進(jìn)行干燥固化或冷卻固化，先制備出薄片狀聚乳酸與鎂合金絲材的預(yù)制復(fù)合坯料；將上述表面涂覆有聚乳酸預(yù)涂覆層的鎂合金絲材按所需排列結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行疊加、排列在熱擠壓模具；或?qū)⒈∑瑺罹廴樗崤c鎂合金絲材的預(yù)制復(fù)合坯料按要求進(jìn)行裁剪，然后再疊加、排列在熱擠壓模具，最后進(jìn)行熱擠壓固化成型，并機(jī)械加工成所需結(jié)構(gòu)的骨內(nèi)固定植入器械。實(shí)施例I將AZ31B鎂合金拉拔、加工成直徑為Φ0. 32mm鎂合金絲材；用10g/L硅酸鈉和2g/L NaOH作為微弧氧化電解液體系，將鎂合金絲材浸于其中，施加400V電壓，進(jìn)行10分鐘的微弧氧化處理，使其表面原位生成一層10 μ m厚的氧化鎂生物陶瓷底層；按重量百分比鎂合金絲材占80%、分子量20萬的聚乳酸占20%計(jì)，分別稱取適量的鎂合金絲材和聚乳酸高分子材料，并將鎂合金絲材按定向分散排列方式，均勻固定在注塑模具中；將高溫熔融態(tài)的聚乳酸高分子材料擠壓注入到注塑模具中，進(jìn)行注塑固化成型成棒材，最后，通過機(jī)械加工的方法將其加工成髓內(nèi)釘、螺釘、骨釘?shù)裙强朴霉潭ㄆ骷?。?shí)施例2將AE21鎂合金拉拔、加工成直徑為Φ0. 2mm鎂合金絲材；用10g/L硅酸鈉、3g/L羥基磷灰石納米粉體、2g/L NaOH作為微弧氧化電解液體系，將鎂合金絲材浸于其中，施加400V電壓，進(jìn)行15分鐘的微弧氧化處理，使其表面原位生成一層20 μ m厚的氧化鎂和羥基磷灰石復(fù)合陶瓷底層；按重量百分比鎂合金絲材占70%、分子量50萬的聚乳酸占30%計(jì)，分別稱取適量的鎂合金絲材和聚乳酸高分子材料，并將鎂合金絲材編織成二維網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，并將鎂合金絲材二維編織結(jié)構(gòu)放置在預(yù)制坯模具中，后將聚乳酸溶液或高溫熔融態(tài)聚乳酸澆注入預(yù)制坯模具中，再進(jìn)行干燥固化或冷卻固化，先制備出薄片狀聚乳酸與鎂合金絲材的預(yù)制復(fù)合坯料；再將薄片狀聚乳酸與鎂合金絲材的預(yù)制復(fù)合坯料按要求進(jìn)行裁剪，然后再疊加、排列在熱擠壓模具，最后進(jìn)行熱擠壓固化成型為所需尺寸規(guī)格的復(fù)合材料板材；最后，通過機(jī)械加工的方法將其加工接骨板、骨填充材料等骨科器械。實(shí)施例3
將MB8鎂合金拉拔、加工成直徑為Φ O. 4mm鎂合金絲材；在含有6g/L羥基磷灰石納米粉體的電解液體系，用電沉積技術(shù)在鎂合金絲材表面電沉積20 μ m厚的羥基磷灰石生物陶瓷底層；按重量百分比鎂合金絲材占60%、分子量70萬的聚乳酸占40%計(jì)，分別稱取適量的鎂合金絲材和聚乳酸高分子材料，將鎂合金絲材編織成三維管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并將鎂合金絲材三維編織結(jié)構(gòu)固定在注塑模具中；將高溫熔融態(tài)的聚乳酸高分子材料擠壓注入到注塑模具中，進(jìn)行注塑固化成型成棒材，最后，通過機(jī)械加工的方法將其加工成髓內(nèi)釘、螺釘、骨釘?shù)裙强朴霉潭ㄆ骷?。?shí)施例4
將QE22鎂合金拉拔、加工成直徑為Φ0. 5mm鎂合金絲材；用10g/L硅酸鈉、3g/L羥基磷灰石納米粉體、2g/L NaOH作為微弧氧化電解液體系，將鎂合金絲材浸于其中，施加400V電壓，進(jìn)行15分鐘的微弧氧化處理，使其表面原位生成一層20 μ m厚的氧化鎂和羥基磷灰石復(fù)合陶瓷底層；按重量百分比鎂合金絲材占55%、分子量90萬的聚乳酸占45%計(jì)，分別稱取適量的鎂合金絲材和聚乳酸高分子材料，并將鎂合金絲材按定向分散排列方式，均勻固定在熱壓模具中；將高溫熔融態(tài)的聚乳酸高分子材料注入到熱壓模具中，進(jìn)行熱壓固化成型成板材，最后，通過機(jī)械加工的方法將其加工成接骨板、骨填充材料等骨科器械。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械，其特征在于該骨內(nèi)固定植入器械主要由高強(qiáng)度鎂合金絲材按設(shè)定的排列結(jié)構(gòu)形式復(fù)合而成，相鄰鎂合金絲材之間通過粘結(jié)劑聚乳酸高分子材料進(jìn)行高溫粘結(jié)固化，其中，鎂合金絲材的排列結(jié)構(gòu)形式呈現(xiàn)為定向分散排列或?yàn)槎S編織結(jié)構(gòu)或是三維編織結(jié)構(gòu)，按重量百分比計(jì)算，粘結(jié)劑聚乳酸占總重量的59Γ49. 9%，鎂合金絲材占總重量的50. 1°/Γ95%，鎂合金絲材的直徑為O. 05mnTl. 5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械，其特征在于所述及的鎂合金絲材由鎂鋁合金、鎂錳合金、鎂鋅合金、鎂鋯合金、鎂稀土合金、鎂鋰合金、鎂鈣合金或鎂銀合金的一種或由這些體系組合而成的多元系鎂合金拉拔、加工而成。
3.如權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械，其特征在于，所述及的鎂合金絲材表面通過微弧氧化、陽極氧化、電沉積、等離子噴涂、化學(xué)轉(zhuǎn)化、離子注入、濺射、氣相沉積或生物化學(xué)方法制備了一層可降解生物陶瓷保護(hù)層，以控制鎂合金絲材的降解速度和鎂離子的溶出速度，生物陶瓷保護(hù)層為羥基磷灰石涂層、磷酸三鈣涂層、氧化鎂涂層或含氟防護(hù)層，其厚度為O. ΙμπΓ ΟΟμπ 。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械，其特征在于所述粘結(jié)劑聚乳酸高分子材料為聚L-乳酸，或者聚(D，L)-乳酸或者是兩者的共聚物或混合物，或者為乳酸同乙醇酸的共聚物，聚乳酸分子量為5萬 150萬。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械，其特征在于所述骨內(nèi)固定植入器械還包括各種結(jié)構(gòu)形式的接骨板及配套螺釘、髓內(nèi)釘、脊柱骨折脫位固定器材、骨針或單獨(dú)起固定作用的螺釘、骨填充材料。
6.一種如權(quán)利要求I所述高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械的制備方法，其特征在于制備步驟如下 O首先將選好成分的鎂合金拉拔、加工成鎂合金絲材； 2)采用陶瓷涂層技術(shù)，在鎂合金絲材表面制備出所需的可降解生物陶瓷保護(hù)層； 3)將鎂合金絲材以所需排列結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行疊加固定在熱壓模具或注塑模具中； 4)將適量的聚乳酸高分子材料注入到熱壓模具或注塑模具中，進(jìn)行熱壓固化成型或注塑固化成型，并機(jī)械加工成所需結(jié)構(gòu)的骨內(nèi)固定植入器械。
7.—種如權(quán)利要求I所述高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械的制備方法，其特征在于制備步驟如下 O首先將選好成分的鎂合金拉拔、加工成鎂合金絲材； 2)采用陶瓷涂層技術(shù)，在鎂合金絲材表面制備出所需的可降解生物陶瓷保護(hù)層； 3)采用浸潰提拉涂覆、刷涂或噴涂方法，在表面有可降解生物陶瓷保護(hù)層的鎂合金絲材表面進(jìn)一步制備出聚乳酸預(yù)涂覆層，或?qū)㈡V合金絲材先按設(shè)定方式排列在預(yù)制坯模具中，后將聚乳酸溶液或高溫熔融態(tài)聚乳酸澆注入預(yù)制坯模具中，再進(jìn)行干燥固化或冷卻固化，先制備出薄片狀聚乳酸與鎂合金絲材的預(yù)制復(fù)合坯料； 4)將上述表面涂覆有聚乳酸預(yù)涂覆層的鎂合金絲材按所需排列結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行疊加、排列在熱擠壓模具；或?qū)⒈∑瑺罹廴樗崤c鎂合金絲材的預(yù)制復(fù)合坯料按要求進(jìn)行裁剪，然后再疊加、排列在熱擠壓模具，最后進(jìn)行熱擠壓固化成型，并機(jī)械加工成所需結(jié)構(gòu)的骨內(nèi)固定植入器械。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度可吸收絲材復(fù)合骨內(nèi)固定植入器械及其制備方法，特別是一種以高含量的高強(qiáng)度鎂合金絲材為基體，鎂合金絲材之間通過低含量的粘結(jié)劑聚乳酸高分子材料進(jìn)行高溫粘結(jié)固化的骨內(nèi)固定植入器械，其中，鎂合金絲材呈現(xiàn)為定向分散排列或?yàn)槎S編織結(jié)構(gòu)或是三維編織結(jié)構(gòu)的排列結(jié)構(gòu)形式，按重量百分比計(jì)算，粘結(jié)劑聚乳酸占總重量的5%~49.9%，鎂合金絲材占總重量的50.1%~95%，具有更接近于鎂合金的強(qiáng)度，能滿足強(qiáng)度要求更高的大受載骨折固定的力學(xué)安全要求，兼具體內(nèi)吸收勻速可控、降解析氫緩和量少等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于強(qiáng)度要求高、體積大的骨創(chuàng)傷外科、骨缺損修復(fù)外科、整形美容等臨床應(yīng)用的可吸收骨內(nèi)固定植入器械。
文檔編號A61L31/02GK102871715SQ20121042423
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者儲成林, 薛烽, 白晶, 郭超, 盛曉波, 董寅生, 林萍華 申請人:東南大學(xué)