使用偶联剂来改善可吸收聚合物复合物中界面制造技术

本发明专利技术公开了一种具有乙烯－丙烯酸共聚物偶联剂、填充剂和生物相容的、可生物降解的聚合物基质的复合物。本文所述的复合物可用于生物医学应用，例如组织工程、药物递送和植入式医疗装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及的
为复合材料，其使用偶联剂来改善填充剂与聚合物基质之 间的界面结合；该复合物可用于包括组织工程、药物递送和可植入装置在内的生物医学应用。
技术介绍
金属因其高硬度和高强度已广泛用于医疗装置。金属植入物比组织硬得多，因此 可以成为主要的承重构件，从而保护组织免受应力影响，这可能会造成不期望的应力遮挡。使用可吸收聚合物、可在体内降解并且随后被身体吸收或排泄的材料有可能有助 于减小应力遮挡的不良效应。另外，可吸收聚合物由于其生物相容性和可持续释放性而被 广泛使用。在多种医疗应用中，可生物降解的聚合材料采用针、棒、锚、螺钉、钉和扣件形式 用作医疗装置。然而，与金属植入物相比，可生物降解的装置在大部分情况下具有相对较低 的硬度和强度，这通常将其使用局限于低承重应用或无承重应用。无机填充剂(陶瓷或金属纤维、晶须、片晶或颗粒内含物)已用作可提高可生物降 解聚合材料的机械性能的强化材料。将此类内含物嵌入主基质中来制备复合物可提供任一 相无法单独获得的材料性能，这一方法已应用多年。使用此方法，可改善可吸收聚合物的强 度和硬度。例如，已知用磷酸三钙强化的聚乳酸显示具有增加的硬度，但由于内含物与聚合 物基质之间没有进行偶联或结合而易碎。因此，失去了聚合物的可延展性。由于存在此固 有脆性，所以用无机填充剂强化的可生物降解聚合物通常限于无承重或低承重应用。已开发出将纳米级(I-IOOOnm)内含物引入不可吸收的聚合物的加工技术，并且 取得了一定的成功。与具有微米级内含物的聚合物相比，不可吸收的聚合物纳米复合材料 显示具有改善的性质。已将多种偶联剂用于改善可吸收聚合物对填充剂的亲和力。这些偶联剂包括硅烷 偶联剂、氧锆基盐和有机异氰酸酯。然而，上述接枝有机分子通常是有毒的。因此，非常希 望形成具有纳米级(I-IOOnm)内含物的可吸收聚合物复合材料，其可保持聚合物性质，尤 其是聚合物的可延展韧性和断裂伸长率。
技术实现思路
因此，本专利技术公开了新型复合物。本专利技术的复合物具有乙烯-丙烯酸共聚物偶联 剂、填充剂和聚合物基质。乙烯_丙烯酸共聚物偶联剂可提高或改善填充剂与聚合物基质 之间的界面结合，从而保持或增强聚合物基质的可延展韧性和断裂伸长率。本文所述的复 合物可用于生物医学应用，如组织工程、药物递送和可植入装置。具体实施例方式本专利技术提供了由乙烯-丙烯酸共聚物(PEAA)偶联剂、填充剂和生物相容性可生物 降解聚合物基质组成的复合物。PEAA据信可改善填充剂与聚合物基质之间的界面结合。该复合物可用于生物医学应用，如组织工程、药物递送和可植入装置。乙烯-丙烯酸共聚物偶联剂包含多个羧基，并且羧基之间为疏水链段。该共聚物 可为无规的或嵌段的。在一个实施例中，乙烯-丙烯酸共聚物是摩尔比为20 80的乙 烯_丙烯酸共聚物(PEAA)。可用于本专利技术复合物的合适填充剂包括但不限于生物相容性玻璃或陶瓷，如磷酸 一钙、磷酸二钙、磷酸三钙、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙和磷酸四钙、羟基磷灰石、氟磷灰 石、硫酸钡、氟化钙、硫酸钙、氧化钙、碳酸钙、磷酸镁钙、磷酸盐玻璃以及生物玻璃。在一个 实施例中，填充剂包括但不限于磷酸一钙、磷酸二钙、磷酸三钙、α-磷酸三钙、β-磷酸三 钙和磷酸四钙。在另一个实施例中，填充剂为β-磷酸三钙。填充剂可具有任何形状(球 形、纤维、晶须、晶片)。在一个实施例中，填充剂为球形或为具有纵横比的纤维。填充剂尺 寸应足以有效地为复合物提供改善的物理特性。优选的填充剂尺寸可以为约1纳米至约 1000纳米。填充剂尺寸更通常为约1纳米至约500纳米，通常为约1纳米至约250纳米。本专利技术复合物的聚合物基质由生物相容性可生物降解聚合物制成。可生物降解的 聚合物在接触潮湿的身体组织时容易分解成小片段。这些片段随后会被身体吸收或排泄。 更具体地讲，由于可生物降解的片段被身体吸收或排泄，使得体内不会永久性保留痕量或 残余片段，因此不会引起永久性的慢性异物反应。合适的生物相容性可生物降解聚合物的例子包括但不限于聚(^-羟基酯)，例 如聚乳酸、聚乙醇酸、聚(ε-己内酯)、聚(P-二氧杂环己酮)和聚(三亚甲基碳酸酯)； 聚(氧杂酯) ’聚(氧杂酰胺)；聚碳酸酯；聚氨酯；聚酰胺；聚环氧烷 ’聚(氨基酸) ’聚 (醚-酯)；聚烷撑草酸酯；聚(乙二醇)；聚(亚胺基碳酸酯)；聚酰胺酯；聚(磷酸酯)；聚 磷腈；聚酐；聚原酸酯；聚链烷酸酯，例如聚(羟基丁酸酯)(HB)和聚(羟基戊酸酯)(HV)； 酪氨酸衍生的聚(氨基酸)，例如聚(DTH碳酸酯)、聚(芳酯)和聚(亚氨基碳酸酯)；生 物聚合物，例如多糖和蛋白质；以及它们的共聚物和共混物。一些易商购获得的生物相容 性可生物降解聚合物及其通常相关的医疗应用包括聚(二氧杂环己酮)[PDS 缝合线，得 自 Ethicon, Inc.，Somerville, NJ]、聚(乙交酯)[Dexon 缝合线，得自 United States SurgicalCorporation, North Haven，CT]、聚(丙交酯)-PLLA[骨骼修复]、聚(丙交酯 / 乙 交酯)[Vicryl (10/90)禾口 Panacryl (95/5)缝合线，得自 Ethicon，Inc. ,Somerville, NJ]、聚(乙交酯 / 己内酯(75/25) [Monocry 1 缝合线，得自 Ethicon，Inc.，Somerville, NJ]，以及聚(乙交酯/三亚甲基碳酸酯)[Maxon 缝合线，得自United States Surgical Corporation, NorthHaven, CT]。在一个实施例中，生物相容性可生物降解聚合物为聚(α -羟基酯)，如聚乳酸、聚 乙醇酸、聚(ε-己内酯)、聚(P-二氧杂环己酮)、聚(三亚甲基碳酸酯)以及它们的共聚 物和共混物。在另一个实施例中，生物相容性可生物降解聚合物为聚乳酸(PLA)和聚乙醇 酸(PGA)的共聚物，本文中也称为乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)。在一个实施例中，聚乳酸和 聚乙醇酸的共聚物由约70 30至约99 1摩尔比的聚乳酸聚乙醇酸组成。在另一个实 施例中，聚乳酸和聚乙醇酸的共聚物由约85 15摩尔比的聚乳酸聚乙醇酸组成。用多种常规的涂覆方法(包括混合)将本专利技术复合物的偶联剂涂覆到填充剂上。 可以采用物理或化学方法将偶联剂与填充剂结合，或用物理和化学方法的组合将偶联剂与填充剂结合。在一个实施例中，通过将偶联剂在合适的溶剂中混合，然后将填充剂加入该 溶液形成浆液，从而将偶联剂涂覆到填充剂上。合适的溶剂为有机溶剂，包括但不限于四 氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲 基亚砜(DMS0)。然后从溶剂中分离出颗粒，并且在真空下干燥。例如，可将乙烯-丙烯酸 共聚物(PEAA)以小于或等于(w/vol)的浓度混入THF中以形成溶液。然后，可以将诸 如β -TCP颗粒之类的填充剂加入PEAA/THF溶液中。在室温下充分搅拌(例如约8小时) 后，可过滤出带涂层的填充剂颗粒，然后用新鲜的THF充分洗涤，以去除未吸附至填充剂颗 粒表面上的偶联剂。然后可以在真空下充分干燥该带覆层的填充剂颗粒，以去除溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合物，所述复合物包含：　　乙烯－丙烯酸共聚物偶联剂；　　填充剂；　　生物相容的、可生物降解的聚合物基质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-12-7 11/952218一种复合物，所述复合物包含乙烯-丙烯酸共聚物偶联剂；填充剂；生物相容的、可生物降解的聚合物基质。2.根据权利要求1所述的复合物，其中所述偶联剂包含摩尔比为20 80的乙烯-丙 烯酸共聚物。3.根据权利要求1所述的复合物，其中所述填充剂选自玻璃或陶瓷，例如磷酸一钙、 磷酸二钙、磷酸三钙、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙和磷酸四钙、羟基磷灰石、氟磷灰石、硫酸 钡、氟化钙、硫酸钙、氧化钙、碳酸钙、磷酸镁钙、磷酸盐玻璃以及生物玻璃。4.根据权利要求3所述的复合物，其中所述填充剂选自磷酸一钙、磷酸二钙、磷酸三 钙、α -磷酸三钙、β -磷酸三钙和磷酸四钙。5.根据权利要求4所述的复合物，其中所述填充剂包含β-磷酸三钙。6.根据权利要求1所述的复合物，其中所述聚合物基质包含生物相容的、可生物吸收 的聚合物，所述聚合物选自聚(α-羟基酯)；聚(氧杂酯)；聚(氧杂酰胺)；聚碳酸酯；聚 氨酯；聚酰胺；聚环氧烷 ’聚(氨基酸)；聚(醚-酯)；聚烷撑草酸酯 ’聚(乙二醇)；聚(亚 胺基碳酸酯)；聚酰胺酯 ’聚(磷酸酯)；聚磷腈；聚酐；聚原酸酯；聚链烷酸酯；酪氨酸衍生 的聚(氨基酸)；生物聚合物；以及它们的共聚物和共混物。7.根据权利要求6所述的复合物，其中所述聚合物基质包含聚(α-羟基酯)，其选自 聚乳酸、聚乙醇酸、聚(￡_己内酯)、聚(P-二氧杂环己酮)、聚(三亚甲基碳酸酯)以及它 们的共聚物和共混物。8.根据权利要求7所述的复合物，其中所述聚合物基质包含聚乳酸和聚乙醇酸的共聚物。9.一种复合物，所述复合物包含摩尔比为20 80的乙烯-丙烯酸共聚物偶联剂； β -磷酸三钙填充剂；以及聚乳酸和 聚乙醇酸的共聚物聚合物基质。10.根据权利要求9所述的复合物，其中所述摩尔比为20 80的乙烯-丙烯酸共聚物 偶联剂构成所述磷酸三钙填充剂上的涂层。11.根据权利要求9所述的复合物，其中所述聚乳酸和聚乙醇酸的共聚物包含摩尔比 为约70 30至约99...

【专利技术属性】
技术研发人员：周悦，K库珀，李玉甫，李志刚，
申请(专利权)人：伊西康公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]