一种可降解的骨科植入材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可降解的骨科植入材料及其制备方法，该方法先将碳酸钙、亚硒酸钠、碘化钾混合球磨并煅烧制成预混粉，然后将预混粉与锌粉、钼粉混合球磨并冷压成型得到预制体，接着微波处理制成金属复合体，最后将可降解聚合物与金属复合体混合模压后极化处理即得，该骨科植入材料的力学性能满足骨科植入材料要求，生物相容性好，具有一定的压电性，促进骨折愈合。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解的骨科植入材料及其制备方法
本专利技术涉及
，特别是涉及一种可降解的骨科植入材料及其制备方法。
技术介绍
植入骨板、骨钉等固定器械固定骨折部位是临床上治愈骨折的主要方法之一，传统多采用不锈钢、钛合金等金属固定材料制作固定器械，这是因为金属具有优异的力学性能和易加工性。然而大多数骨科植入器械在植入人体后所起的作用是暂时性的，在病理期结束后将成为患者的负担和安全风险。如用于骨折内固定的钉/板系统(材质为不锈钢、钴铬钼合金或钛/钛合金等)，需要在断骨愈合后通过二次手术取出；有的器械在植入后不可取出、终身携带，金属离子长期缓慢释放将带来致癌风险；携带金属植入物期间，患者不能进行正常的MRI(核磁共振成像)检查。此外，传统金属植入材料的力学性能与天然骨存在差异，弹性模量较高，造成应力遮挡效应、导致骨愈合延迟，错配效应等不良影响。目前市场上出现了材质为完全可降解的高分子内固定系统。这些产品在避免患者二次手术伤害、避免应力遮挡效应、避免MRI干扰和促进骨愈合方面获得良好的效果。但由于高分子材料本身力学性能的限制，这些内固定系统使用的部位只能为非承重部位，无法完全替代传统金属内固定系统。后来人们试图用可降解金属材料代替传统的“惰性”金属材料和聚合物材料来克服上述材料的缺陷，比如镁和铁，它们属于人体必需金属元素且力学性能相对较好。然而在实际开发过程中发现，镁基合金虽然力学性能在植入初期能够满足临床需求，但由于镁的降解速度过快而导致力学性能降低太快，无法满足临床对材料支撑力保持时间的要求。此外，镁基合金降解产物(Mg2+，偏碱性)对周围环境的pH会产生影响，不利于组织正常功能的恢复，甚至可能引发溶血反应，因而限制了其在医疗器械领域的应用。与镁基合金相反，铁基合金作为可降解植入材料，其降解速度过慢，违背了可降解支架设计的初衷，且其降解产物会引发的钙化和炎症，因此可降解铁支架在骨科支架领域一直也未有成功应用的报道。近年来人们将实现转向锌，锌的降解产物(Zn2+)对人体无毒害，且是人体必需的金属元素(摄入量约为15mg/天)之一，参与构成多种蛋白及300余种酶反应，化学反应活性介于铁和镁之间，降解实验也表明锌的降解时间位于金属镁和铁之间。但是，纯锌的力学强度较低，无法直接应用于植入性医疗器械。专利申请CN104587532A的专利申请中公布了一种含有Mg的锌基合金，该合金成分中含Mg0.002～4wt％，余量为锌，并要严格控制其他金属(如Fe、Al、Mn等)杂质的含量。该专利申请中引入镁的主要目的是为了改善锌的力学性能，但仍未解决镁的降解对植入物周围组织环境pH的影响可能给机体带来的损害。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种可降解的骨科植入材料及其制备方法，力学性能满足骨科植入材料要求，生物相容性好，具有一定的压电性，促进骨折愈合。为实现上述目的，本专利技术是通过如下方案实现的：一种可降解的骨科植入材料的制备方法，具体步骤如下：(1)先将碳酸钙、亚硒酸钠、碘化钾混合球磨，煅烧，得到预混粉；(2)然后将预混粉与锌粉、钼粉混合球磨，冷压成型得预制体，微波处理，得到金属复合体；(3)再将可降解聚合物与步骤(2)所得金属复合体按照质量比1：0.5～0.8混合模压，极化处理，即得所述的一种可降解的骨科植入材料；其中，碳酸钙、亚硒酸钠、碘化钾、锌粉、钼粉的摩尔比为1：0.1～0.2：0.1～0.2：1～1.2：0.3～0.4；所述可降解聚合物是由聚己内酯-聚乙二醇-生物素和γ-聚谷氨酸按照质量比1：2～3混合而成。优选的，步骤(1)中，混合球磨的工艺条件为：球磨转速300～500rpm，球磨时间8～10小时。优选的，步骤(1)中，煅烧的工艺条件为：煅烧温度为600～800℃，煅烧时间为2～3小时。优选的，步骤(2)中，混合球磨的工艺条件为：球磨转速200～300rpm，球磨时间2～3小时。优选的，步骤(2)中，冷压成型的工艺条件为：90～100MPa条件下冷压25～35s。优选的，步骤(2)中，微波处理的具体方法是：将预制体置于石英管底部，石英管抽真空后密封，800～1000W微波处理8～10分钟。进一步优选的，石英管抽真空后，其内部真空度小于1Pa；将密封后的石英管置于坩埚中，在坩埚内壁和石英管外壁之间均匀铺设质量比1：1的碳化硅粉末和氧化铜粉末混合所得混合粉，然后将坩埚整体置于微波炉中进行微波处理。优选的，步骤(3)中，混合模压的具体方法如下：(A)先将金属复合体拉拔成丝材或板材，并转移至模具型腔内排列整齐；(B)然后将可降解聚合物加热至熔融，立即倒入模具型腔内，保温模压成棒材或板材。进一步优选的，丝材的直径为0.3～0.5mm，可模压制成棒材或板材；板材的厚度为0.3～0.5mm，可模压制成板材。进一步优选的，步骤(B)中，加热熔融温度为160～180℃，保温模压时间为2～3小时。优选的，步骤(3)中，采用在高温油浴中直流电压极化实现极化处理，具体工艺条件为：极化电压2～4kV，极化温度90～110℃，极化时间15～20分钟。另外，本专利技术还要求保护利用上述制备方法得到的一种可降解的骨科植入材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术先将碳酸钙、亚硒酸钠、碘化钾混合球磨并煅烧制成预混粉，然后将预混粉与锌粉、钼粉混合球磨并冷压成型得到预制体，接着微波处理制成金属复合体，最后将可降解聚合物与金属复合体混合模压后极化处理，即得一种可降解的骨科植入材料，其力学性能满足骨科植入材料要求，生物相容性好，具有一定的压电性，促进骨折愈合。具体如下：1、本专利技术在制备金属复合体时，引入了常量元素钙、钠、钾和微量元素锌、碘、硒、钼，均为人体所需金属元素，可被人体吸收利用。骨折愈合的过程实质上是组织修复的过程，本专利技术丰富的金属组成为组织修复提供大量原材料，有利于骨折愈合；2、本专利技术先以碳酸钙、亚硒酸钠、碘化钾为原料制成预混粉，以斜方晶系或三方晶系为主，再与锌粉、钼粉复合，形成四方晶系，故形成的金属复合体属于多晶系共存，具有中心不对称结构，受到压力作用时发生形变，晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体发生宏观极化，而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷，即在两端面间出现电压。适当的电压可以刺激骨损伤部位的早期硬组织生长，促进正常组织的形成，提高治愈效果，缩短愈合时间，促进骨折愈合；3、本专利技术的金属复合体与单一金属相比，力学性能有了明显提高，而且本专利技术还将可降解聚合物与金属复合体进一步复合，也会进一步提高力学性能。这是因为本专利技术的可降解聚合物是由聚己内酯-聚乙二醇-生物素和γ-聚谷氨酸混合而成，前者含有亚氨基、羟基以及生物素，后者含有亚氨基、羧酸，一方面它们之间通过氢键作用形成网状结构，另一方面生物素的亚氨基、硫等可以与金属络合，通过两方面的作用共同提高产品的力学性能。另外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可降解的骨科植入材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：/n(1)先将碳酸钙、亚硒酸钠、碘化钾混合球磨，煅烧，得到预混粉；/n(2)然后将预混粉与锌粉、钼粉混合球磨，冷压成型得预制体，微波处理，得到金属复合体；/n(3)再将可降解聚合物与步骤(2)所得金属复合体按照质量比1：0.5～0.8混合模压，极化处理，即得所述的一种可降解的骨科植入材料；/n其中，碳酸钙、亚硒酸钠、碘化钾、锌粉、钼粉的摩尔比约为1：0.1～0.2：0.1～0.2：1～1.2：0.3～0.4；所述可降解聚合物是由聚己内酯-聚乙二醇-生物素和γ-聚谷氨酸按照质量比1：2～3混合而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种可降解的骨科植入材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)先将碳酸钙、亚硒酸钠、碘化钾混合球磨，煅烧，得到预混粉；
(2)然后将预混粉与锌粉、钼粉混合球磨，冷压成型得预制体，微波处理，得到金属复合体；
(3)再将可降解聚合物与步骤(2)所得金属复合体按照质量比1：0.5～0.8混合模压，极化处理，即得所述的一种可降解的骨科植入材料；
其中，碳酸钙、亚硒酸钠、碘化钾、锌粉、钼粉的摩尔比约为1：0.1～0.2：0.1～0.2：1～1.2：0.3～0.4；所述可降解聚合物是由聚己内酯-聚乙二醇-生物素和γ-聚谷氨酸按照质量比1：2～3混合而成。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，混合球磨的工艺条件为：球磨转速300～500rpm，球磨时间8～10小时。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，煅烧的工艺条件为：煅烧温度为600～800℃，煅烧时间为2～3小时。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，混合球磨的工艺条件为：球磨转速200～300rpm，球磨时间2～3小时。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴韧，
申请(专利权)人：吴韧，
类型：发明
国别省市：湖南;43