专利名称：基于聚羟基烷酸酯材料的骨科内固定器械的制备方法
技术领域：
本发明涉及骨科内固定器械的制备方法，尤其是指基于聚羟基烷酸酯材料的骨科内固定 器械的制备方法。
技术背景骨科疾病是现代社会的多发疾病，以脊柱疾病、关节疾病、骨质疏松、骨肿瘤为代表的 骨科疾病和由车祸等外力所引起的骨折是医院中较常见的病例。骨折的主要治疗方法是借助 外力将断裂的骨骼对接固定后，依靠骨细胞的再造功能填补裂缝，使之重新连成一体。目前 常用的骨科内固定材料有三大类金属材料、无机生物陶瓷材料和可降解高分子材料。对于 内固定材料而言，不仅要求固定材料无毒副作用、有生物安全性，而且必须有足够的力学强 度并能与骨牢固地结合。金属材料由于强度好，操作技术成熟，是目前普遍接受的骨折最常用的内固定材料。但 在使用中，金属内固定材料存在如下缺点其在体液环境中易发生电解腐蚀，产生金属离子 ，引发局部组织发炎；金属易发生应力遮挡，导致骨折愈合延迟；需二次手术取出，增加了 手术成本和患者痛苦。而生物活性陶瓷材料也存在其强度低、脆性大、可塑性差，且在生理 环境中容易疲劳破坏的不足，限制了它的实际应用。近年来国内外许多学者正在对可吸收内 固定材料的性能和应用进行大量的研究和探索。可降解高分子材料较之金属和陶瓷材料则有 着突出的优越性，主要表现为(l)良好的生物相容性、无毒性、无抗原性和无致癌性； (2)在体内的降解产物能被生理系统清除而不干扰细胞代谢；(3)足够的力学强度及强度维持 时间，弹性模量与松质骨接近，并通过逐渐吸收而将应力逐渐传导到骨质中；(4)避免金属 内固定物产生应力遮挡和长期存留体内而产生的并发症。目前市场上应用于骨科的可吸收内固定材料中较常见的是聚乳酸(PLA)和聚乙醇酸 (PGA)制备的可吸收螺钉，多应用于不需要负重的关节周围/内骨折。但上述材料仍存在诸如 亲水性不足、细胞粘附力较弱、易引起无菌性炎症反应、机械强度不足等缺陷。聚羟基脂肪酸酯(简称PHAs)是细菌体内广泛存在的一种细胞内聚酯，在生物体内主要 作为细胞内碳源和能源的贮藏性物质而存在。PHAs具有生物降解性、生物相容性、压电性、 无刺激性、无免疫原性等化学合成的高分子没有的特性。而且在PHAs植入人体后，高分子断 裂后释放羟基酸，仅引起较小的酸性和炎症反应。同时已在体内实验中发现了PHAs的单体R-3-羟基丁酸(3HB)是人体血液中一个正常的代谢产物，作为酮体之一，在健康成人血液 中其浓度是3-10 mg/100 ml。中国发明专利CN 1215887C和CN1258382C中均提及的是一种聚羟基烷酸酯及其共聚物材 料制备的血管支架，涉及的是有关聚羟基烷酸酯及其共聚物材料在组织支架方面的应用领域 。而中国实用新型专利CN2631438中涉及的仅为颈椎前路可吸收固定板，侧重的是利用现成 的可吸收固定材料来设计制造颈椎前路的固定板，但未提及可吸收固定板的制备工艺。而目前基于聚羟基烷酸酯的骨科内固定器械的制备，采用的原料大多是聚羟基丁酸( PHB)或聚羟基丁酸一羟基戊酸酯(PHBV)。其中，PHB的化学结构简单规整，结晶度高达 60-80%，因而性脆，折裂伸长率很低，大大限制了它的应用范围；PHBV的结晶速率比PHB的 结晶速率慢了很多，给加工带来了很大难度。制备工艺通常采用的是将聚羟基烷酸酯溶解于 有机溶剂中，待有机溶剂挥发后再将聚羟基烷酸酯切碎后注塑或热压成试件。该制备方法存 在的缺陷为操作步骤复杂，同时样品中会有残留的有机溶剂，这对于骨科内植入材料植入人 体后会产生毒害作用。发明内容本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于聚羟基烷酸酯材料的骨科内固定器械的制 备方法，其方法简便易操作，且制得的内固定器械有足够的力学强度并能与骨牢固地结合， 而且对人体无毒害作用。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案 一种基于聚羟基烷酸酯材料的骨科内 固定器械的制备方法，其包括如下步骤干燥处理步骤，以聚羟基烷酸酯为主料，无机材料为添加料，对上述主料、添加料分别 进行真空干燥处理以除去其中含有的水分；共混步骤，将经干燥处理的主料和添加料按照预定质量比比值进行共混加工处理；注塑步骤，在微型注塑机上利用骨科内固定器械的模具进行注塑成型加工，注塑机的料 筒温度高于共混物的熔融温度；后处理步骤，注塑完成后待带有注塑件的模具冷却后脱模，再对所得注塑件进行表面修 整后即得到可降解的骨科内固定器械。进一步地，所述的聚羟基烷酸酯是指聚羟基丁酸一羟基己酸酯、聚3-羟基丁酸一4-羟基 丁酸一羟基己酸酯、聚3-羟基丁酸一羟基戊酸一羟基己酸酯的一种或两种或三种混合物。进一步地，共混步骤中，所述的主料添加料的质量比为80: 20 99: 1。 进一步地，所述共混物的熔融温度是10(TC 160°C 。进一步地，注塑步骤中，所述注塑机的料筒温度比共混物的熔融温度高1 15。C。 进一步地，所述骨科内固定器械为骨钉、骨板或椎体融合器。本发明的有益效果如下本发明以聚羟基烷酸酯材料为主料，无机材料为添加料，并与共混加工以及微型注塑工艺相结合，方法简便易操作，而且制备出的可降解的基于聚羟基烷 酸酯材料的骨科内固定器械有足够的力学强度并能与骨牢固地结合，亲水性好，细胞粘附力 强，而且对人体无毒害作用。
具体实施方式
本发明提供一种基于聚羟基烷酸酯材料的骨科内固定器械的制备方法，包括如下步骤 干燥处理步骤，以聚羟基烷酸酯为主料，无机材料为添加料，对上述主料、添加料分别进行真空干燥处理以除去其中含有的水分；共混步骤，将经干燥处理的主料和添加料按照预定质量比比值进行共混加工处理； 注塑步骤，在微型注塑机上利用骨科内固定器械的模具进行注塑成型加工，注塑机的料筒温度高于共混物的熔融温度；后处理步骤，注塑完成后待带有注塑件的模具冷却后脱模，再对所得注塑件进行表面修整后即得到可降解的骨科内固定器械。上述步骤中，所述的聚羟基烷酸酯是指聚羟基丁酸一羟基己酸酯、聚3-羟基丁酸一4-羟基丁酸一羟基己酸酯、聚3-羟基丁酸一羟基戊酸一羟基己酸酯的任意一种或者其中的任意两种或三种混合物。所述的无机材料为羟基磷灰石、生物玻璃、磷酸三钙、碳纳米管中的一种或两种或多种 混合物。其中，共混步骤中，所述的主料添加料的质量比比值为80: 20 99: 1。注塑步骤中，所述共混物的熔融温度是10(TC 16(rC，而所述注塑机的料筒温度比共混 物的熔融温度高1 15'C。本发明方法可广泛用于制作诸如骨钉、骨板或椎体融合器等骨科内固定器械，只需事先制作相应的模具即可。下面通过几个实例来对本发明方法进行详细阐述。 实例l将作为主料的聚羟基丁酸一羟基己酸酯与作为添加料的羟基磷灰石分别放入真空干燥箱中干燥4h，以除去原料中的水分；然后，按照主料添加料=99: l的质量比比值将主料和添 加料进行共混加工；然后，选用特殊加工的内固定骨钉、骨板和椎间融合器的模具，置于微 型注塑机上，再将共混物加入注塑机中进行注塑加工，注塑时，通过温度控制使料筒温度比共混物熔融温度高5r，注塑机中的螺杆转速为75rpm，保温时间为5min;注塑完成后，待模 具冷却至室温即开模取出注塑件，修整后即得到可降解骨科内固定器械。 实例2将作为主料的聚3-羟基丁酸一4-羟基丁酸一羟基己酸酯与作为添加料的生物玻璃分别放 入真空干燥箱中干燥5h，以除去原料中的水分；然后，按照主料添加料=95: 5的质量比比 值将主料和添加料进行共混加工；然后，选用特殊加工的内固定骨钉、骨板和椎间融合器的 模具，置于微型注塑机上，再将共混物加入注塑机中进行注塑加工，注塑时，使料筒温度比 共混物熔融温度高1(TC，注塑机中的螺杆转速为75rpm，保温时间为8min;注塑完成后，待 模具冷却至室温即开模取出注塑件，修整后即得到可降解骨科内固定器械。实例3将作为主料的聚3-羟基丁酸一羟基戊酸一羟基己酸酯，与作为添加料的磷酸三钙分别放 入真空干燥箱中干燥4h，以除去原料中的水分；然后，按照主料添加料=90: IO的质量比 比值将主料和添加料进行共混加工；然后，选用特殊加工的内固定骨钉、骨板和椎间融合器 的模具，置于微型注塑机上，加入共混物后即可进行注塑加工，注塑时，使料筒温度比共混 物熔融温度高1(TC，注塑机中的螺杆转速为75rpm，保温时间为5min;注塑完成后，待模具 冷却至室温即开模取出注塑件，修整后即得到可降解骨科内固定器械。实例4将作为主料的聚羟基丁酸一羟基己酸酯与聚3-羟基丁酸一4-羟基丁酸一羟基己酸酯两种 材料的混合物，与作为添加料的碳纳米管分别放入真空干燥箱中干燥4h，以除去原料中的水分；然后，按照主料添加料=95: 5的质量比比值将主料和添加料进行共混加工；然后，选用特殊加工的内固定骨钉、骨板和椎间融合器的模具，置于微型注塑机上，加入共混物后即 可进行注塑加工，注塑时，使料筒温度高于熔融温度5'C，注塑机中的螺杆转速为75rpm，保 温时间为5min;注塑完成后，待模具冷却至室温即开模取出注塑件，修整后即得到可降解骨 科内固定器械。 实例5将作为主料的聚羟基丁酸一羟基己酸酯与聚3-羟基丁酸一羟基戊酸一羟基己酸酯两种材 料的混合物，与作为添加料的羟基磷灰石与碳纳米管两种材料的混合物分别放入真空干燥箱中干燥4h，以除去原料中的水分；然后，按照主料添加料=80: 20的质量比比值将主料和 添加料进行共混加工；然后，选用特殊加工的内固定骨钉、骨板和椎间融合器的模具，置于 微型注塑机上，加入共混物后即可进行注塑加工，注塑时，使料筒温度高于熔融温度1(TC， 注塑机中的螺杆转速为75rpm，保温时间为5min;注塑完成后，待模具冷却至室温即开模取 出注塑件，修整后即得到可降解骨科内固定器械。 实例6将作为主料的聚羟基丁酸一羟基己酸酯、聚3-羟基丁酸一4-羟基丁酸一羟基己酸酯与聚 3-羟基丁酸一羟基戊酸一羟基己酸酯三种材料的混合物，与作为添加料的羟基磷灰石、生物 玻璃、磷酸三钙三种材料的混合物分别放入真空干燥箱中干燥4h，以除去原料中的水分；然后，按照主料添加料=95: 5的质量比比值将主料和添加料进行共混加工；然后，选用特殊加工的内固定骨钉、骨板和椎间融合器的模具，置于微型注塑机上，加入共混物后即可进行注塑加工，塑时，使料筒温度比共混物熔融温度高15'C。注塑机中的螺杆转速为75rpm，保 温时间为5min;注塑完成后，待模具冷却至室温即开模取出注塑件，修整后即得到可降解骨 科内固定器械。
权利要求
1.一种基于聚羟基烷酸酯材料的骨科内固定器械的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤干燥处理步骤，以聚羟基烷酸酯为主料，无机材料为添加料，对上述主料、添加料分别进行真空干燥处理以除去其中含有的水分；共混步骤，将经干燥处理的主料和添加料按照预定质量比比值进行共混加工处理；注塑步骤，在微型注塑机上利用骨科内固定器械的模具进行注塑成型加工，注塑机的料筒温度高于共混物的熔融温度；后处理步骤，注塑完成后待带有注塑件的模具冷却后脱模，再对所得注塑件进行表面修整后即得到可降解的骨科内固定器械。
2 如权利要求l所述的基于聚羟基烷酸酯材料的骨科内固定器械的制 备方法，其特征在于，所述的聚羟基烷酸酯是指聚羟基丁酸一羟基己酸酯、聚3-羟基丁酸一 4-羟基丁酸一羟基己酸酯、聚3-羟基丁酸一羟基戊酸一羟基己酸酯的一种或两种或三种混合 物。
3 如权利要求l所述的基于聚羟基烷酸酯材料的骨科内固定器械的制 备方法，其特征在于，所述的无机材料为羟基磷灰石、生物玻璃、磷酸三钙或碳纳米管的一 种或两种或多种混合物。
4 如权利要求1或2或3所述的基于聚羟基烷酸酯材料的骨科内固定器 械的制备方法，其特征在于，共混步骤中，所述的主料添加料的质量比比值为80: 20 99
5 如权利要求l所述的基于聚羟基烷酸酯材料的骨科内固定器械的制备方法，其特征在于，所述共混物的熔融温度是iocrc i6(rc。
6.如权利要求1或5所述的基于聚羟基烷酸酯材料的骨科内固定器械 的制备方法，其特征在于，注塑步骤中，所述注塑机的料筒温度比共混物的熔融温度高1 15。C。
7.如权利要求l所述的基于聚羟基烷酸酯材料的骨科内固定器械的制 备方法，其特征在于，所述骨科内固定器械为骨钉、骨板或椎体融合器。
全文摘要
本发明涉及一种基于聚羟基烷酸酯材料的骨科内固定器械的制备方法，包括干燥处理步骤，将作为主料的聚羟基烷酸酯及作为添加料的无机材料分别进行真空干燥处理以除去水分；共混步骤，将经干燥处理的主料和添加料按预定质量比比值进行共混加工处理；注塑步骤，在微型注塑机上利用骨科内固定器械模具进行注塑成型加工，使料筒温度高于共混物熔融温度；后处理步骤，待模具冷却后脱模，对所得注塑件进行表面修整即得到可降解的骨科内固定器械。所述骨科内固定器械是指骨钉、骨板或椎体融合器。本发明以聚羟基烷酸酯材料为主料，无机材料为添加料，并结合共混加工及微型注塑工艺，方法简便易操作，所得可降解骨科内固定器械力学强度好，对人体无毒害。
文档编号B29C45/00GK101618586SQ20091030461
公开日2010年1月6日 申请日期2009年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者佘振定, 刘伟强, 鹏 尚, 廖振华, 臻 王, 胡庆柳 申请人:深圳清华大学研究院