一种可吸收的网状增强界面螺钉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于骨科医疗器械技术领域，具体地说是涉及一种可吸收的网状增强界面螺钉及其制备方法。
【背景技术】
[0002]前交叉韧带(anter1r cruciate ligament, ACL)损伤是膝关节常见损伤，易造成膝关节不稳，继发半月板、关节软骨损伤，影响日常生活。运用可吸收挤压界面螺钉固定胭绳肌腱移植物的方法是治疗ACL损伤的一种新的可靠的方法，可以使得膝关节获得良好的稳定性。与传统的医用金属植入物相比，可吸收高分子材料具有良好的生物相容性，可降解性，一定的力学强度、磁共振下不显影等特点。市场上现有的可吸收性界面螺钉多是由具有一定结晶度的线性高分子聚合物聚乳酸(poly L-lactic acide, PLLA)及其共聚物或者无机共混物构成。
[0003]以聚乳酸PLA为基体的复合材料作为酯类化合物在体液环境中的降解可分为3个过程:高聚物吸水、酯键的水解断裂、可溶性低聚物的扩散溶解。聚乳酸在体内首先降解为小分子的乳酸，再经三羧酸循环代谢为0)2和H20。降解过程中因化学键的断裂导致材料力学性能的下降。
[0004]以聚乳酸为基体的复合材料的降解具有非均一性的特点:(1)聚乳酸基复合材料内部本体降解快于外部表面降解，这是由于在降解过程中表面生成的小分子乳酸因向接触面的扩散导致了降解变慢，而螺钉内部由于乳酸的积聚自催化酯键的水解，导致降解变快。降解的早期阶段是非晶区的水解，其次是晶区的水解。非结晶区降解吸收速度较快，结晶区降解吸收时间长。即结晶度越高，降解时间越慢。分子量越小，降解越快。骨科临床实际使用的PLLA植入材料的结晶度大约为37%。(2)由于本体降解速度快于表面降解速度，导致在一定时期内材料表面致密度比内部高，并观测到内部由于降解吸收留下的空洞，最终形成表面没有完全降解的高聚物组成的中空结构。(3)除了化学腐蚀之外，降解过程中由于物理分层脱落，导致出现不易被人体完全降解吸收的并可能引起异物刺激反应的较大的降解颗粒/碎片的堆积。(4)聚乳酸降解过程中由于酸性产物的堆积引起局部酸度增高导致组织和细胞损害而引发非特异性无菌炎症反应。碱性物质(如碳酸钙、碳酸氢钙、碳酸氢钠、羟基磷灰石等)的加入则有助于缓解聚合物因降解产生的pH值下降。
[0005]以聚乳酸为基体的共聚物也可通过熔体纺丝制备成纤维状，其纤维织物可被用于界面螺钉的包覆。由于在纺丝过程中聚乳酸大分子链结构单元的取向作用，使得分子结构排列更加规整，结晶度增加，纺丝及其由纺丝微织成的网状物强度也因此得到大幅度提高。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种可吸收的网状增强界面螺钉及其制备方法，本发明所要解决的技术问题是:缓解以聚乳酸为基体的复合材料界面螺钉因降解不均导致的空洞效应及降解颗粒堆积导致的炎症反应，与此同时减弱界面螺钉螺纹对肌腱表面的切割引起的固定强度的下降。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
[0008]—种可吸收的网状增强界面螺钉，其包括可吸收界面螺钉和网状增强材料，所述可吸收界面螺钉包裹在网状增强材料之中，所述可吸收界面螺钉由下述质量分数的组分共混而成:基体材料55?90%、复合材料10?45%，所述基体材料为聚乳酸，复合材料为无机物成分或有机物成分，所述无机物成分为生物陶瓷或生物玻璃；所述网状增强材料由下述质量分数的组分共混而成:聚乳酸50?96%、聚乳酸异构体4?50%。
[0009]将聚乳酸的共聚物通过熔体纺丝制备成微型网状织物，并对以聚乳酸为基体材料的界面螺钉进行包裹。本发明通过微型网状织物对界面螺钉的包裹作用，不仅增强了界面螺钉自身的强度，而且缓解了因界面螺钉降解不均导致的炎症反应，在一定程度上也避免了界面螺钉固定强度的下降。
[0010]作为优选，所述的聚乳酸为分子量在10万?120万的左旋聚乳酸、右旋聚乳酸或消旋聚乳酸。
[0011]作为优选，所述无机物成分为羟基磷灰石、β -磷酸三钙、硫酸钙、45S5生物活性玻璃中的一种或二种以上的任意组合，所述有机物成分为聚羟基乙醇酸、右旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物中的一种或二种以上的任意组合；所述聚乳酸异构体为右旋聚乳酸或消旋聚乳酸。
[0012]作为优选，与聚乳酸共混的无机物成分的质量分数为20?35%，与聚乳酸共混的有机物成分的质量分数为10?20%。
[0013]作为优选，所述网状增强材料由熔体纺丝而成，纺丝后的纤维直径介于几十个纳米至几十个微米范围内，所述网状增强材料为三维异型网材料。
[0014]作为优选，所述可吸收界面螺钉与网状增强材料之间通过热合作用进行熔接。
[0015]一种可吸收的网状增强界面螺钉的制备方法，包括下述步骤:
[0016](1)可吸收界面螺钉的制备:将基体材料与复合材料经干燥后均匀混合，在170?230°C温度下经单螺杆设备熔融共混、注塑制得界面螺钉；
[0017](2)网状增强材料的制备:将聚乳酸与聚乳酸异构体经干燥后混合均匀，在170?240°C下进行恪融纺丝，纺丝速率3?10km/min，拉伸定型温度100?110°C，拉伸比为5?10;制得的聚乳酸纤维经热定型、冷却固化后编织成网状结构，网孔直径控制在0.05?0.2mm ；
[0018](3)可吸收界面螺钉与网状增强材料的复合:将网状增强材料经模压加工成与界面螺钉相符的尺寸及形状；将网状增强材料通过热合工艺与界面螺钉进行热合，热合温度为 55 ?85°C。
[0019]作为优选，所述的聚乳酸为分子量在10万?120万的左旋聚乳酸、右旋聚乳酸或消旋聚乳酸；所述无机物成分为羟基磷灰石、磷酸三钙、硫酸钙、45S5生物活性玻璃中的一种或二种以上的任意组合，所述有机物成分为聚羟基乙醇酸、右旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物中的一种或二种以上的任意组合；所述聚乳酸异构体为右旋聚乳酸或消旋聚乳酸。
[0020]作为优选，步骤(1)中，基体材料聚乳酸水分含量控制在0.01 %以下；步骤(2)中，网状增强材料的结晶度介于45?70%范围之间。
[0021]作为优选，一种可吸收的网状增强界面螺钉的制备方法，包括下述步骤:
[0022](1)将质量浓度为75%的左旋聚乳酸与质量浓度为25%的羟基磷灰石颗粒经干燥后均匀混合，在190°C温度下经单螺杆设备熔融共混、注塑制得聚乳酸基界面螺钉；
[0023](2)将质量浓度为50%的左旋聚乳酸与质量浓度为50%的消旋聚乳酸经干燥后混合均勾，在225?235°C下进行恪融纺丝，纺丝速率10km/min，拉伸定型温度100?110°C，拉伸比为9，制得的聚乳酸纤维经热定型、冷却固化后通过编织设备编织成网状结构，网孔直径0.1mm ；
[0024](3)将聚乳酸网状物经模压加工成与界面螺钉相符的尺寸及形状；
[0025](4)将网状增强材料通过热合工艺与界面螺钉进行热合，热合温度为55°C，由此制得可吸收的网状增强界面螺钉。
[0026]即本发明的目的在于提供一种可吸收的网状增强的界面螺钉及其制备方法，具体涉及下述内容:
[0027]1.可吸收界面螺钉的制备
[0028]本发明的可吸收界面螺钉所用基体材料可以为聚乳酸高分子PLLA，与之复合的材料可为生物陶瓷或者生物玻璃例如羟基磷灰石(ΗΑ)、β-磷酸三