一种环抱式骨折内固定器件及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种环抱式骨折内固定器件及制备方法，所述环抱式骨折内固定器件由具有形状记忆特性的可降解聚合物制成，所述环抱式骨折内固定器件包括中心脊梁板和侧向环抱爪，所述侧向环抱爪设置在所述中心脊梁板的两侧并和所述中心脊梁板一体成型，所述可降解聚合物为线形聚合物和交联型聚合物中的一种或其组合，本发明提供的环抱式骨折内固定器件具有形状记忆功能，通过使用具有形状记忆功能的可降解聚合物一体成型形成环抱式骨折内固定器件，代替现有记忆合金或可降解的高分子材料，在加热时能快速恢复到初始形状，具有在体温下持续自加压功能，与骨折部位吻合度高，并具有优异的生物相容性、降解可控性和高机械强度，避免影响其他器官的观察和治疗。
【专利说明】
一种环抱式骨折内固定器件及制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种环抱式骨折内固定器件及制备方法，尤其涉及一种环抱器及其制备法。
【背景技术】
[0002]由创伤事故或者外科手术造成肋骨、桡骨、锁骨等骨折的情况临床上非常多见，如不能得到及时有效治疗，可能引发疼痛、畸形等风险，甚至影响到其它器官的生理功能。
[0003]目前，采用内固定器械进行手术内固定已成为趋势。常用的内固定器有多种，如钢丝、克氏针、薄形钢板、环抱器等，所使用的材料均为金属材料。
[0004]中国专利文献CN101669839A，CN201379638Y公开了形状记忆合金接骨板。这种形状记忆合金环抱器具有独特的记忆功能，在复温后形成持续的自加压，使环抱器固定牢固，而且操作简便，术中不需要过多剥离骨膜，不需要任何钻孔、螺钉，不损伤骨骼，手术时间短，出血创伤少。但其也存在以下缺点:一是金属材质不可降解，长期植入人体给病人生活带来不便，且有感染风险，需要二次手术取出；二是金属环抱器在X光或者核磁共振下显影或者造成伪影，不利于对骨折部位以及胸内部器官的医学观察。尤其在涉及到胸内部器官的心胸外科手术中，因手术需要造成的肋骨骨折，如果采用金属器械进行内固定，不利于后续对内部器官的观察治疗。
[0005]鉴于以上不足，可降解高分子作为内固定器件的材料得到很大的关注。目前，可降解高分子材料制备的骨折固定器仍处于研究阶段，中国专利文献CN201189197Y公开了蚕丝纤维/聚己内酯熔融共混的肋骨内固定器。这类高分子材料制成的环抱器本身力学性能，固定性能差，难以满足临床需求。
[0006]由上可见，现有金属合金和可降解的高分子都不能很好的满足骨折修复的要求，金属合金机械相容性和生物相容性差，易腐蚀且不可降解需要二次手术，在X光或核磁共振下显影或造成伪影；而目前应用的高分子材料则普遍存在力学强度不足，固定性能差的问题。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种环抱式骨折内固定器件及制备方法，所述环抱式骨折内固定器件在加热时能快速恢复到初始形状，具有在体温下持续自加压功能，与骨折部位吻合度高，并具有优异的生物相容性、降解可控性和高机械强度，避免影响其他器官的观察和治疗。
[0008]本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种环抱式骨折内固定器件，其中，所述环抱式骨折内固定器件由具有形状记忆特性的可降解聚合物制成。
[0009]进一步地，所述环抱式骨折内固定器件包括中心脊梁板和侧向环抱爪，所述侧向环抱爪设置在所述中心脊梁板的两侧并和所述中心脊梁板一体成型。
[0010]进一步地，所述侧向环抱爪的数目为2?6个，更优选为4个。
[0011]进一步地，所述侧向环抱爪沿着所述中心脊梁板的长轴方向均匀分布或在所述中心脊梁板的两端对称分布。
[0012]进一步地，所述中心脊梁板上沿着长轴方向设置有与所述侧向环抱爪数量和位置相对应的通孔。
[0013]进一步地，所述可降解聚合物为线形聚合物和交联型聚合物中的一种或其组合。
[0014]进一步地，所述线形聚合物为具有形状记忆特性的聚乳酸、聚ε -己内酯、聚羟基乙酸、聚对二氧杂环己酮和聚三亚甲基碳酸酯中的至少一种，或制备所述的聚乳酸、聚ε -己内酯、聚羟基乙酸、聚对二氧杂环己酮和聚三亚甲基碳酸酯的单体与二元醇聚合得到的预聚体与二异氰酸酯聚合反应得到的嵌段共聚聚合物。
[0015]进一步地，所述嵌段共聚聚合物中的硬段数均分子量为2，000?20000 ;嵌段共聚聚合物中的软段的数均分子量为2，000?20000，嵌段共聚聚合物中硬段与软段的总量比为 70/30 ?90/10。
[0016]进一步地，所述交联型聚合物为具有三维交联网络的聚合物，由所述可降解聚合物的末端基引入可交联基团进行交联反应形成，或者由交联剂本身发生交联反应形成三维网状结构，所述可降解聚合物穿插其中，形成半互穿网络结构。
[0017]进一步地，所述可降解聚合物为左旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚羟基乙酸、聚ε-己内酯、聚三亚甲基碳酸酯、聚对二氧环己酮、聚氨基酸衍生碳酸酯、聚原酸酯中的至少一种，或者为为聚合左旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚羟基乙酸、聚ε -己内酯、聚三亚甲基碳酸酯、聚对二氧环己酮、聚氨基酸衍生碳酸酯、聚原酸酯中的单体共聚反应得到的共聚物。
[0018]进一步地，所述共聚物为星型核-多臂聚合物，其中的核原料为季戊四醇、三羟甲基丙烷或丙三醇及其衍生物，臂原料为丙交酯、乙交酯或己内酯。
[0019]进一步地，所述星型核-多臂聚合物数均分子量为5，000?20，OOO0
[0020]进一步地，所述的可交联基团为烯基或炔基；所述的交联剂为二异氰酸酯、二醇、二酸或含有烯基的异氰酸酯。
[0021]本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提供一种环抱式骨折内固定器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:a)制备具有形状记忆特性的可降解聚合物山)对所述可降解聚合物进行加工成型，形成环抱式骨折内固定器件。
[0022]进一步地，所述可降解聚合物为嵌段共聚聚合物，硬段聚合物制备方法为，在保护气体条件下，将第一组单体加入到反应釜中，真空干燥I?5小时，然后加入第一组单体重量10?100ppm的辛酸亚锡，以及Μ/I = 50?60的二醇，升温至140?160°C经开环聚合反应8?1h ;软段聚合物制备方法为，在保护气体条件下，将第二组单体加入反应釜中，真空干燥I?5小时，然后加入第二组单体重量10?100ppm的辛酸亚锡，以及Μ/I = 65?75的二醇，升温至120?150°C经开环聚合反应6?1h ;嵌段共聚的制备方法为，将上述硬段聚合物与软段聚合物，按重量比80/20?90/10混合，加入二氯乙烷溶液升温至80°C，缓慢滴加二异氰酸酯的二氯乙烷溶液，温度80?120°C下反应4?8h，得到嵌段共聚聚合物。
[0023]进一步地，所述可降解聚合物为交联型聚合物，交联方式为由所述可降解聚合物末端基引入可交联基团，进行紫外交联、热反应交联、化学反应交联或物理交联。
[0024]进一步地，所述可降解聚合物为星型核-多臂聚合物，在保护气体条件下，将作为臂的原料和作为核的原料加入到反应器中，在60?120°C条件下真空干燥，然后加入辛酸亚锡，升温至140?155°C反应I?6小时，得到星型核-多臂聚合物，然后加入含有烯基的异氰酸酯和/或含烯基的酰胺及其衍生物、自由基抑制剂，得到星型核-多臂聚合物预聚体；预聚体交联成型方法为，将星型核-多臂聚合物预聚体在200?400nm波段的紫外灯下辐照，将温度控制在35?65°C之间，持续5?30min进行交联反应得到可降解聚合物。
[0025]进一步地，所述可降解聚合物为交联型聚合物，交联方式为在所述可降解聚合物中加入交联剂，在所述步骤b)的加工成型过程中或者加工成型后进行交联反应。
[0026]进一步地，所述可降解聚合物为星型核-多臂聚合物，在保护气体条件下，将作为臂的原料和作为核的原料加入到反应器中，在60?120°C条件下真空干燥，然后加入辛酸亚锡，升温至140?155°C反应I?6小时，得到星型核-多臂聚合物，然后加入交联剂，维持温度在140?155°C，反应I?4小时得到可降解聚合物。
[0027]进一步地，所述可降解聚合物为交联型聚合物，交联方式为由交联剂发生交联反应形成三维网状结构，所述可降解聚合物穿插其中，形成半互穿网络结构。
[0028]进一步地，所述步骤b)中加工成型方法为注塑成型、注塑-激光切割成型、热压-激光切割成型、挤出成型或挤出-激光切割成型。
[0029]进一步地，在加工成型过程中，对所述聚合物熔体施加取向力，使所述聚合物分子取向；或者在加工成型后对所述环抱式骨折内固定器件加温拉伸使所述聚合物分子取向，所述加温温度范围在所述聚合物的玻璃化转变温度和熔点之间。
[0030]本发明对比现有技术有如下的有益效果:本发明提供的环抱式骨折内固定器件及制备方法，具有如下优点:(I)与现有的可降解高分子环抱器不同的是，所述环抱式骨折内固定器件具有形状记忆功能，可在加热等条件下恢复初始形状，体温下持续的自加压使其与不规则的骨折部位紧密贴合，固定牢固；(2)与目前所用金属材质相比，所述环抱式骨折内固定器件所用材料为可降解聚合物，聚合物在X光或核磁共振下不显影，不影响其他器官的观察和治疗；不具备金属腐蚀等不良反应；减少了病人的痛苦和炎症的发生，加快了其临床愈合；(3)所述环抱式骨折内固定器件所用聚合物具有优异的生物相容性和较高的机械强度，容易储存，而且降解速率可调，可根据骨折部位选择不同的聚合物，与骨组织修复的速率相匹配，解决了愈合后期应力遮挡导致的延迟性骨折。
【附图说明】
[0031]图1为本发明实施例中环抱式骨折内固定器件的结构示意图之一；
[0032]图2为本发明实施例中环抱式骨折内固定器件的结构示意图之二 ；
[0033]图3为本发明实施例中环抱式骨折内固定器件的结构示意图之三。
[0034]图中:
[0035]I中心脊梁板2侧向环抱爪 3通孔
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0037]图1、图2和图3为本发明实施例中环抱式骨折内固定器件的结构示意图。
[0038]请参见图1、图2和图3，本发明提供一种环抱式骨折内固定器件，由具有形状记忆特性的可降解聚合物制成，因此，本发明的环抱式骨折内固定器件具有形状记忆功能，可在一定条件下快速恢复到初始加工形状，其持续的自加压功能使其紧紧包拢骨折部位，固定牢固。本发明的环抱式骨折内固定器件由生物相容性较好的可降解高分子材料加工制成，高分子可调的降解速率使其可以根据不同部位、不同的需求来控制调节环抱式骨折内固定器件的降解速率。
[0039]较佳地，本发明的环抱式骨折内固定器件可以设计成如图1至图3所示的爪型环抱式骨折内固定器件结构，包括一体成型的中心脊梁板I和侧向环抱爪2，一般具有2-6个侧向环抱爪2，本发明可在此基本结构的基础上设计出不同的结构。例如，图1-图3中4个侧向环抱爪，所述4个侧向环抱爪2沿着中心脊梁板I的长轴方向均匀分布或在中心脊梁板I的两端对称分布。在保证环抱式骨折内固定器件力学强度的情况下，为了尽量降低支架覆盖率，中心脊梁板2上沿着长轴方向设置有与侧向环抱爪I数量和位置相对应的通孔3。这种环抱形结构具有良好的抗弯曲和抗扭转的作用，环抱式骨折内固定器件通过侧向环抱爪2将骨折部位紧紧包拢，以实现对断骨的衔接对位。当骨折部位愈合后，环抱式骨折内固定器件逐渐降解，失去固定作用，逐渐被人体完全吸收。
[0040]本发明的环抱式骨折内固定器件所修复的骨折部位包括但不限于肋骨、锁骨、指骨、桡骨等部位的骨折，其可以直接植入骨折部位，不需外加固定螺丝，螺钉等，减少了对骨组织的损伤，减少了医生的操作难度及操作时间。
[0041]具有形状记忆特性的聚合物是指具有初始形状的聚合物制品，经热，电，光，磁，化学等外界刺激进行形变，并保持在这一特定形变，再通过加热等外部刺激处理又能恢复其初始形状的聚合物。这种形状记忆功能可以在骨折固定产品中发挥其优势，由于其具有恢复初始形状的力，可以将不规则的骨折部位紧紧包拢，实现牢固地固定骨折部位。具体而言，是将聚合物加工成环抱式骨折内固定器件后，通过加热等手段进行形变，然后冷却冻结变形，再将器件置于骨折部位，通过外界加热等手段可以快速恢复其初始形状，将不规则骨折部位包拢。其中所述变形方式包括但不限于扩径，拉伸，压缩，弯曲，扭转等任意一种或几种组合。
[0042]本实施例所述的具有形状记忆特性的可降解聚合物可以是线形聚合物，交联型聚合物，或者二者的任意组合。
[0043]所述线形聚合物是指分子链为长链线形的聚合物，能溶于适当溶剂中，加热可熔融。所述线形聚合物包括但不限于具有形状记忆特性的聚乳酸、聚己内酯、聚羟基乙酸、聚对二氧杂环己酮和聚三亚甲基碳酸酯等聚合物中的至少一种，或制备上述的聚乳酸、聚ε -己内酯、聚羟基乙酸、聚对二氧杂环己酮和聚三亚甲基碳酸酯的单体与二元醇聚合得到的预聚体与二异氰酸酯聚合反应得到的嵌段共聚聚合物上述聚合物与二元醇或二异氰酸酯制备得到的嵌段共聚聚合物。
[0044]共混的方式包括但不限于溶液共混和熔融共混。
[0045]在本发明的一些实施例中，线形聚合物的单体为丙交酯(包括但不限于L-丙交酯、D-丙交酯、meso-丙交酯)、乙交酯、己内酯、轻基乙酸、1，4- 二氧六环_2_酮(CAS:3041-16-5)、I, 3- 二氧杂环己烷 _2_ 酮(CAS:2453-03-4)、原酸酯。
[0046]在本发明的一些实施例中，嵌段共聚聚合物中的硬段数均分子量为2，000?20000 ;嵌段共聚聚合物中的数均分子量为2，000?20000，嵌段共聚聚合物中硬段与软段的总量比为70/30?90/10。
[0047]在本发明的一些实施例中，嵌段共聚中的硬段制备方法为，在保护气体条件下，将第一组单体(例如丙交酯和/或乙交酯)加入到反应釜中，真空干燥I?5小时，然后加入第一组单体重量10?100ppm的辛酸亚锡，以及M/1 = 50?60的二醇，升温至140?160°C经开环聚合反应8?1h ;嵌段共聚中的软段制备方法为，在保护气体条件下，将第二组单体(例如己内酯)加入反应釜中，真空干燥I?5小时，然后加入己内酯重量10?100ppm的辛酸亚锡，以及Μ/I = 65?75的二醇，升温至120?150°C经开环聚合反应6?1h ;嵌段共聚的制备方法为，将上述硬段聚合物与软段聚合物，按重量比80/20?90/10混合，加入二氯乙烷溶液升温至80°C，缓慢滴加二异氰酸酯的二氯乙烷溶液，温度80?120°C下反应4?8h，得到嵌段共聚聚合物。
[0048]所述交联型聚合物是具有三维交联网络，不溶不熔的聚合物，其交联方式可以是可降解高分子末端基引入可交联基团，进行紫外交联，热反应交联，化学反应交联，物理交联等处理；可以是可降解聚合物中加入交联剂，在成型加工过程中或者成型前进行交联反应；或者交联剂本身能够发生交联反应形成三维网状结构，上述可降解聚合物材料穿插其中，形成半互穿网络结构。上述可降解聚合物包括但不限于左旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚羟基乙酸、聚ε -己内酯、聚三亚甲基碳酸酯、聚对二氧环己酮、聚氨基酸衍生碳酸酯、聚原酸酯等可降解高分子材料中的至少一种，或者为制备上述可降解聚合物的单体共聚反应得到的共聚物。所述共聚物的共聚方式包括但不限于接枝共聚、嵌段共聚和无规共聚等，优选所述的共聚物为星型核-多臂聚合物。
[0049]在本发明的一些实施例中，交联型聚合物的单体为丙交酯(包括但不限于L-丙交酯、D-丙交酯、meso-丙交酯)、乙交酯、己内酯、轻基乙酸、1，4- 二氧六环_2_酮(CAS:3041-16-5)、1，3- 二氧杂环己烷_2_酮(CAS =2453-03-4)、原酸酯或聚氨基酸衍生碳酸酯，以及上述单体的衍生物。
[0050]在本发明的一些实施例中，所述的可交联基团，包括但不限于烯基或炔基。在一些实施例中，通过烯基的异氰酸酯、烯基的酰胺及其衍生物(如甲基丙烯酸异氰基乙酯、甲基丙烯酸酰氯)引入烯基。
[0051]在本发明的一些实施例中，所述的交联剂，包括但不限于二异氰酸酯、二醇、二酸或含有烯基的异氰酸酯，优选为(:2?C4二醇，C 2?C6二酸，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲基丙烯酸异氰基乙酯。
[0052]在本发明的一些实施例中，所述的星型核-多臂聚合物，其中核为季戊四醇、三羟甲基丙烷或丙三醇及其衍生物，臂为丙交酯、乙交酯或己内酯。
[0053]在本发明的一些实施例中，所述的星型核-多臂聚合物的数均分子量为5，000?20，OOO0
[0054]在本发明的一些实施例中，制备所述的星型核-多臂聚合物预聚体的方法为，在保护气体条件下，将作为臂的原料和作为核的原料(重量为臂的原料重量的0.1?lwt% )加入到反应器中，在60?120°C条件下真空干燥，然后加入10?100ppm辛酸亚锡(上述原料重量和计)，升温至140?155°C，反应I?6小时，得到星型核-多臂聚合物，然后加入含有烯基的异氰酸酯和/或含烯基的酰胺及其衍生物(其末端官能团与星型核-多臂聚合物末端官能团摩尔比为0.9?1.1)、自由基抑制剂，得到星型核-多臂聚合物预聚体；预聚体交联成型方法为，将星型核-多臂聚合物预聚体在200?400nm波段的紫外灯下辐照，将温度控制在35?65°C之间，持续5?30min进行交联反应得到交联型聚合物。
[0055]在本发明的一些实施例中，可以先将预聚体成型后再交联；也可以将预聚体成型过程中交联。例如，将星型核-多臂聚合物预聚体采用热压成型，130?190°C，10?20MPa下加压10?30min压成2mm厚的片材，将片材在60°C下置于模具棒材上弯曲变形，然后冷却冻结变形，然后采用上述的参数进行辐射交联。
[0056]在本发明的一些实施例中，制备所述的星型核-多臂聚合物的方法为，在保护气体条件下，将作为臂的原料和作为核的原料(总量为臂的原料总量的0.1?lwt% )加入到反应器中，在60?120°C条件下真空干燥，然后加入10?100ppm辛酸亚锡(上述原料重量和计)，升温至140?155°C反应I?6小时，得到星型核-多臂聚合物，然后加入交联剂(交联剂末端官能团与星型核-多臂聚合物末端官能团摩尔比为0.9?1.1)，维持温度在140?155°C，反应I?4小时得到可降解聚合物。
[0057]本发明的环抱式骨折内固定器件由可降解聚合物制备而成，其聚合物组分可以根据骨折部位所需的强度，严重程度等不同需求来选择一定强度，一定降解周期的聚合物或者组合。骨折内固定器在完成固定作用后，会逐渐降解成碎片，最终被人体吸收，减少病人的痛苦，不需要二次手术取出。
[0058]本发明的环抱式骨折内固定器件，其材料可以单单是可降解聚合物，也可以是可降解聚合物与添加物的混合，比如为了达到一定的强度，添加物可以是有机或无机纤维，纳米粒子，编织网，编织布等增强材料。要说明的是，添加物不影响可降解聚合物的形状记忆功能。
[0059]本发明的环抱式骨折内固定器件具有形状记忆功能，其聚合物材料的形状记忆激发温度在人体可承受温度范围内，骨折内固定器在一定的外界刺激下发生形变，以利于医生操作，将骨折固定件置于骨折部位，然后通过加热等手段使内固定器在其形状记忆激发温度下恢复到初始形状，从而紧紧固定在骨折部位，因此适宜的温度形状记忆温度，避免了高温对人体的损伤。此操作方便，时间短，紧固效果好。
[0060]本发明的环抱式骨折内固定器件的制备方法可以是聚合物领域常规的加工成型方法，包括但不限于注塑成型、注塑-激光切割成型、热压-激光切割成型、挤出成型、挤出-激光切割成型等。
[0061]对于交联型聚合物的加工成型，其聚合物的交联反应可以发生在加工成型过程中，或加工成型之后。交联反应采用紫外照射交联，或者热聚合等交联方法。
[0062]可选地，在加工成型过程中，对聚合物熔体施加取向力，使可降解聚合物材料分子取向，这样获得的聚合物拥有更高的力学性能；或者在成型后对器件加温拉伸使共聚物分子取向，所加温度在聚合物的玻璃化转变温度和熔点之间。
[0063]本发明的环抱式骨折内固定器件根据直径，壁厚，环抱爪数量、形状等的不同可以加工成多种规格。
[0064]本发明的环抱式骨折内固定器件具有形状记忆功能，初始形状为加工成型后的形状。使用时，一般选择加工成型的直径比骨折部位直径小5%?20%的环抱式骨折内固定器件，先将器件加热，实施扩径等变形，冷却固定变形。当置于骨折部位时，对环抱式骨折内固定器件进行加热，器件恢复初始形状，紧紧包拢骨折部位，持续的自加压使其固定牢固，促进愈合。
[0065]实施例1
[0066]制备形状记忆功能的线形可降解高分子环抱式骨折内固定器件
[0067](I)合成可降解聚合物
[0068]反应釜在60°C下真空干燥I小时，在氮气保护下将左旋丙交酯(L-1actide)加入到反应釜中，真空干燥I小时，然后加入1，4-丁二醇(Μ/I = 54.9)，10ppm的辛酸亚锡，升温至140°C经开环聚合反应10h，合成端羟基的聚乳酸PLLA-d1l，将得到的固体溶于二氯甲烷，经无水乙醇沉淀过滤，真空干燥，获得最终产物，数均分子量约为8000。
[0069]反应釜在60°C下真空干燥I小时，在氮气保护下将己内酯加入反应釜中，真空干燥I小时，然后加入1，4- 丁二醇(Μ/I = 69.3)，10ppm的辛酸亚锡，升温至120°C经开环聚合反应8h，合成端羟基的聚己内酯PCL-d1l，将得到的固体溶于二氯甲烷，经甲醇沉淀过滤，真空干燥，获得最终产物，数均分子量约为8000。
[0070]聚乳酸PLLA-d1l作为硬段，聚己内酯PCL-d1l作为软段，将二者一定的重量比80/20加入到三口烧瓶中，加入二氯乙烷溶液升温至80°C，向三口烧瓶中缓慢滴加六亚甲基二异氰酸酯(HDI，NC0/0H摩尔比为1.2:1)的二氯乙烷溶液，温度80°C下反应4h，然后倒入表面皿中，通风橱中待溶剂挥发。
[0071 ] 可降解聚合物PLLA/PCL的Tg 46.5 °C，应变回复率为98.3%;
[0072](2)加工成型
[0073]将上述可降解聚合物进行挤出，以一定规格的模具棒材作为芯棒，将挤出的管材从芯棒上取下，采用激光切割机，切割成环抱式骨折内固定器件的形状。将器件在200-400nm波段的紫外灯下福照，将温度控制在40 °C，持续30min进行交联反应
[0074]使用时，选择加工成型的直径比骨折部位直径小5% -20%的环抱式骨折内固定器件，先将环抱式骨折内固定器件加热，实施扩径变形，然后冷却固定形变。置于骨折部位，采用热空气等加热，环抱式骨折内固定器件迅速恢复初始形状，持续的自加压使器件紧紧包拢骨折部位，固定牢固，促进愈合。
[0075]实施例2
[0076]制备形状记忆功能的交联型可降解高分子环抱式骨折内固定器件
[0077](I)合成可降解聚合物预聚体
[0078]反应釜在60°C下真空干燥I小时，在氮气保护下将左旋丙交酯(L-1actide)，乙交酯(glycolide)和引发剂三羟甲基丙烷(TMP)加入到反应器中(丙交酯/乙交酯摩尔比90/10，TMP与单体丙交酯和乙交酯重量比为0.9% )，在60°C条件下真空干燥I小时。然后加入辛酸亚锡(lOOppm，单体丙交酯和乙交酯与引发剂重量和计)，升温至145°C反应3小时，得到星形聚乳酸预聚体PLGA90/10，数均分子量为15，000。然后加入甲基丙烯酰氯(-C0C1与-OH摩尔比为1:1)，自由基抑制剂对轻基苯甲醚(4-Methoxyphenol) 300ppm(单体丙交酯和乙交酯与引发剂重量和计)和lwt% (单体丙交酯和乙交酯与引发剂重量和计)的Esacure KIP150 (宁柏迪公司)，形成3手臂的星形交联预聚体。
[0079](2)预聚体的交联与成型
[0080]预聚体采用热压成型，150°C, 1MPa下加压1min压成2mm厚的片材，将片材在6(TC下置于模具棒材上弯曲变形，然后冷却冻结变形。将变形后的器件在200?400nm波段的紫外灯下辐照，将温度控制在50°C，持续30min进行交联反应。
[0081]交联型聚合物PLGA90/10的Tg 55°C，37°C下的弹性模量为3.2GPa，应变回复率为98.9% ;37°C下的体外降解实验在52周的质量损失为35%。
[0082]此时获得的交联型聚合物器件经激光切割获得器件的初始形状。
[0083]使用时，选择加工成型的直径比骨折部位直径小5%?20%的环抱式骨折内固定器件，先将环抱式骨折内固定器件加热，实施扩径变形，然后冷却固定形变。置于骨折部位，采用热空气等加热，器件迅速恢复初始形状，持续的自加压使器件紧紧包拢骨折部位，固定牢固，促进愈合。
[0084]综上，本发明提供的环抱式骨折内固定器件与现有技术相比具有如下优点:(I)与现有的可降解高分子环抱式骨折内固定器件不同的是，所述环抱式骨折内固定器件具有形状记忆功能，可在加热等条件下恢复初始形状，体温下持续的自加压使其与不规则的骨折部位紧密贴合，固定牢固；(2)与目前所用金属材质相比，所述环抱式骨折内固定器件所用材料为可降解聚合物，聚合物在X光或核磁共振下不显影，不影响其他器官的观察和治疗；不具备金属腐蚀等不良反应；减少了病人的痛苦和炎症的发生，加快了其临床愈合；
(3)所述环抱式骨折内固定器件所用聚合物具有优异的生物相容性和较高的机械强度，容易储存，而且降解速率可调，可根据骨折部位选择不同的聚合物，与骨组织修复的速率相匹配，解决了愈合后期应力遮挡导致的延迟性骨折。
[0085]虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
【主权项】
1.一种环抱式骨折内固定器件，其特征在于，所述环抱式骨折内固定器件由具有形状记忆特性的可降解聚合物制成。2.如权利要求1所述的环抱式骨折内固定器件，其特征在于，所述环抱式骨折内固定器件包括中心脊梁板和侧向环抱爪，所述侧向环抱爪设置在所述中心脊梁板的两侧并和所述中心脊梁板一体成型。3.如权利要求2所述的环抱式骨折内固定器件，其特征在于，所述侧向环抱爪的数目为2?6个。4.如权利要求2所述的环抱式骨折内固定器件，其特征在于，所述侧向环抱爪沿着所述中心脊梁板的长轴方向均匀分布或在所述中心脊梁板的两端对称分布。5.如权利要求2所述的环抱式骨折内固定器件，其特征在于，所述中心脊梁板上沿着长轴方向设置有与所述侧向环抱爪数量和位置相对应的通孔。6.如权利要求1所述的环抱式骨折内固定器件，其特征在于，所述可降解聚合物为线形聚合物和交联型聚合物中的一种或其组合。7.如权利要求6所述的环抱式骨折内固定器件，其特征在于，所述线形聚合物为具有形状记忆特性的聚乳酸、聚ε -己内酯、聚羟基乙酸、聚对二氧杂环己酮和聚三亚甲基碳酸酯中的至少一种，或制备所述的聚乳酸、聚己内酯、聚羟基乙酸、聚对二氧杂环己酮和聚三亚甲基碳酸酯的单体与二元醇聚合得到的预聚体与二异氰酸酯聚合反应得到的嵌段共聚聚合物。8.如权利要求7所述的环抱式骨折内固定器件，其特征在于，所述嵌段共聚聚合物中的硬段数均分子量为2，OOO?20000 ;嵌段共聚聚合物中的软段的数均分子量为2，000?20000，嵌段共聚聚合物中硬段与软段的总量比为70/30?90/10。9.如权利要求6所述的环抱式骨折内固定器件，其特征在于，所述交联型聚合物为具有三维交联网络的聚合物，由所述可降解聚合物的末端基引入可交联基团进行交联反应形成，或者由交联剂本身发生交联反应形成三维网状结构，所述可降解聚合物穿插其中，形成半互穿网络结构。10.如权利要求9所述的环抱式骨折内固定器件，其特征在于，所述可降解聚合物为左旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚羟基乙酸、聚ε -己内酯、聚三亚甲基碳酸酯、聚对二氧环己酮、聚氨基酸衍生碳酸酯、聚原酸酯中的至少一种或者为聚合左旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚羟基乙酸、聚ε -己内酯、聚三亚甲基碳酸酯、聚对二氧环己酮、聚氨基酸衍生碳酸酯、聚原酸酯的单体共聚反应得到的共聚物。11.如权利要求10所述的环抱式骨折内固定器件，其特征在于，所述共聚物为星型核-多臂聚合物，其中的核原料为季戊四醇、三羟甲基丙烷或丙三醇及其衍生物，臂原料为丙交酯、乙交酯或己内酯。12.如权利要求11所述的环抱式骨折内固定器件，其特征在于，所述星型核-多臂聚合物数均分子量为5，000?20，OOO013.如权利要求9所述的环抱式骨折内固定器件，其特征在于，所述的可交联基团为烯基或炔基；所述的交联剂为二异氰酸酯、二醇、二酸或含有烯基的异氰酸酯。14.一种如权利要求1?13任一项所述的环抱式骨折内固定器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: a)制备具有形状记忆特性的可降解聚合物； b)对所述可降解聚合物进行加工成型，形成环抱式骨折内固定器件。15.如权利要求14所述的环抱式骨折内固定器件的制备方法，其特征在于，所述可降解聚合物为嵌段共聚聚合物，硬段聚合物制备方法为，在保护气体条件下，将第一组单体加入到反应釜中，真空干燥I?5小时，然后加入第一组单体重量10?100ppm的辛酸亚锡，以及Μ/I = 50?60的二醇，升温至140?160°C经开环聚合反应8?1h ;软段聚合物制备方法为，在保护气体条件下，将第二组单体加入反应釜中，真空干燥I?5小时，然后加入第二组单体重量10?100ppm的辛酸亚锡，以及M/1 = 65?75的二醇，升温至120?150°C经开环聚合反应6?1h ;嵌段共聚的制备方法为，将上述硬段聚合物与软段聚合物，按重量比80/20?90/10混合，加入二氯乙烷溶液升温至80°C，缓慢滴加二异氰酸酯的二氯乙烷溶液，温度80?120°C下反应4?8h，得到嵌段共聚聚合物。16.如权利要求14所述的环抱式骨折内固定器件的制备方法，其特征在于，所述可降解聚合物为交联型聚合物，交联方式为由所述可降解聚合物末端基引入可交联基团，进行紫外交联、热反应交联、化学反应交联或物理交联。17.如权利要求16所述的环抱式骨折内固定器件的制备方法，其特征在于，所述可降解聚合物为星型核-多臂聚合物，在保护气体条件下，将作为臂的原料和作为核的原料加入到反应器中，在60?120°C条件下真空干燥，然后加入辛酸亚锡，升温至140?155°C反应I?6小时，得到星型核-多臂聚合物，然后加入含有烯基的异氰酸酯和/或含烯基的酰胺及其衍生物、自由基抑制剂，得到星型核-多臂聚合物预聚体；预聚体交联成型方法为，将星型核-多臂聚合物预聚体在200?400nm波段的紫外灯下辐照，将温度控制在35?65°C之间，持续5?30min进行交联反应得到可降解聚合物。18.如权利要求14所述的环抱式骨折内固定器件的制备方法，其特征在于，所述可降解聚合物为交联型聚合物，交联方式为在所述可降解聚合物中加入交联剂，在所述步骤b)的加工成型过程中或者加工成型后进行交联反应。19.如权利要求18所述的环抱式骨折内固定器件的制备方法，其特征在于，所述可降解聚合物为星型核-多臂聚合物，在保护气体条件下，将作为臂的原料和作为核的原料加入到反应器中，在60?120°C条件下真空干燥，然后加入辛酸亚锡，升温至140?155°C反应I?6小时，得到星型核-多臂聚合物，然后加入交联剂，维持温度在140?155°C，反应I?4小时得到可降解聚合物。20.如权利要求14所述的环抱式骨折内固定器件的制备方法，其特征在于，所述可降解聚合物为交联型聚合物，交联方式为由交联剂发生交联反应形成三维网状结构，所述可降解聚合物穿插其中，形成半互穿网络结构。21.如权利要求14所述的环抱式骨折内固定器件的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中加工成型方法为注塑成型、注塑-激光切割成型、热压-激光切割成型、挤出成型或挤出-激光切割成型。22.如权利要求14所述的环抱式骨折内固定器件的制备方法，其特征在于，在加工成型过程中，对所述聚合物熔体施加取向力，使所述聚合物分子取向；或者在加工成型后对所述环抱式骨折内固定器件加温拉伸使所述聚合物分子取向，所述加温温度范围在所述聚合物的玻璃化转变温度和熔点之间。
【文档编号】A61L31/14GK105983143SQ201510091345
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月28日
【发明人】候娟, 姜闻博, 姜洪焱, 康亚红, 罗七, 罗七一
【申请人】上海微创医疗器械（集团）有限公司