具有x射线显影性能的体内植入复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种具有X射线显影性能的体内植入复合材料，其组成是硫酸钡粒子的重量百分比为5至60wt％，抗氧剂的重量百分比为0至1wt％，其余为基体材料，各个组分的重量百分比之和为100wt％；该复合材料具有X射线显影清晰、力学性能良好、生物相容性好、制备过程简单等优点，可用于制备人体骨组织修复材料、人工关节软骨组织修复材料、宫内节育器、静脉插管、导尿管、输血管和导液管等。
【专利说明】具有X射线显影性能的体内植入复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及体内植入复合材料，尤其涉及一种具有X射线显影性能的体内植入复合材料。
【背景技术】
[0002]低密度聚乙烯材料、高密度聚乙烯材料、聚丙烯材料是常用的植入高分子材料，可用于制备人体骨组织修复材料、人工关节软骨组织修复材料、宫内节育器、静脉插管、导尿管、输血管和导液管等，对现代医疗技术的发展起到了非常重要的作用。但此类高分子材料在X射线下不显影，手术植入后不能通过X射线直观地了解植入情况。
[0003]中国专利CN200810040800.0公开了纳米改性高密度聚乙烯复合材料及其制备方法，涉及硬脂酸钠包覆改性的纳米硫酸钡改性高密度聚乙烯复合材料及其制备方法，该复合材料中硫酸钡的用量占高密度聚乙烯的重量百分比I~5%，硫酸钡含量较低，仅起到了提高力学性能的作用，未能提高X射线显影性能。中国专利CN201010215660.3公开了一种宫内节育器用混合料，由低密度聚乙烯和硫酸钡组成，虽然可以达到X射线显影的效果，但是硫酸钡没有经过表面处理，这两种物质直接共混造粒的工艺，使得硫酸钡作为分散相会有团聚现象，从而影响材料的力学性能。
[0004]由上所述可知，本领域仍需要开发一种具有良好力学性能、制备方法简单的具有X射线显影性能的体内植入复合材料。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种具有X射线显影性能的体内植入复合材料，该复合材料具有X射线显影清晰、力学性能良好、生物相容性好、制备过程简单和易加工的优点，可用于制备人体骨组织修复材料、人工关节软骨组织修复材料、宫内节育器、静脉插管、导尿管、输血管和导液管等。
[0006]本发明的目的是由以下技术方案实现的。
[0007]本发明具有X射线显影性能的体内植入复合材料，其特征在于，其组成是硫酸钡粒子的重量百分比为5至60wt%，抗氧剂的重量百分比为O至Iwt%，其余为基体材料，各个组分含量的重量百分比之和为IOOwt%。
[0008]前述的具有X射线显影性能的体内植入复合材料，其中基体材料，选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯之中的一种；其中低密度聚乙烯的相对密度为0.91至0.92，高密度聚乙烯的相对密度为0.94至0.96。
[0009]前述的具有X射线显影性能的体内植入复合材料，其中硫酸钡粒子是经过表面改性剂处理的硫酸钡粒子；该表面改性剂为肉豆蘧酸、软脂酸、硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂之中的一种、两种混合物或者两种以上混合物；该硫酸钡粒子的粒径范围为15nm至900 μ m0
[0010] 前述的具有X射线显影性能的体内植入复合材料，其中抗氧剂选自二苯胺、季戊四醇[3-(3’，5’二叔丁基-4’-羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁苯基)酯、苯并呋喃酮、2，2’-甲撑双(4-甲基石-特丁基苯酚)之中的一种、两种混合物或者两种以上混合物。
[0011]本发明具有X射线显影性能的体内植入复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0012](I)在高速搅拌条件下将硫酸钡粒子和水按重量百分比例1:1至10混合，搅拌速率为50至150rpm，搅拌时间为20至60min得到均匀分散的硫酸钡粒子悬浊液；将重量浓度为0.5至2.0wt%的表面改性剂的乙醇溶液，逐滴加入硫酸钡粒子悬浊液中，含有表面改性剂的乙醇溶液与硫酸钡粒子悬浊液重量份数比为1:1至10，调节搅拌速率为50至150rpm，温度为30至60°C，PH为5.0至8.0，反应30至90min后停止，再经过冷却、过滤、真空干燥得到表面改性的硫酸钡粒子；
[0013](2)将重量百分比为40至80wt%的表面改性的硫酸钡粒子、重量百分比为O至Iwt%的抗氧剂、其余为基体材料，各个组分重量百分比之和为IOOwt%的物料，加入高速混合机中，混合3分钟；将混合好的粒料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，双螺杆挤出机挤出压力为200至lOOOpst，挤出机转速为50至150rpm，双螺杆挤出机各工作区段的温度设置分别为 160±20°C、170±20°C、180±20°C、180±20°C、180±20°C，机头温度为180±20°C，挤出后经水冷、造粒后得到硫酸钡粒子重量百分比40至80wt %的具有X射线显影性能的植入复合材料；
[0014](3)将(2)中得到的硫酸钡粒子重量百分比在40至80wt%的复合材料作为母料，将该母料和基体材料按照重量份数比1:1至15混合后，放入高速混合机中混合3分钟；再将混合好的粒料在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒；双螺杆挤出机的挤出压力为200至lOOOpst，挤出机转速为50至150rpm，双螺杆挤出机各工作区段的温度设置分别为160±20°C、170±20°C、180±2(rC、180±2(rC、180±2(rC，机头温度为 180±20°C，挤出后经水冷、造粒后得到硫酸钡粒子重量百分比在5至60wt%的具有X射线显影性能的植入复合材料。
[0015]前述的具有X射线显影性能的体内植入复合材料，其中基体材料，选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯之中的一种；其中低密度聚乙烯的相对密度为0.91至0.92，高密度聚乙烯的相对密度为0.94至0.96 ;所述硫酸钡粒子是经过表面改性剂处理的硫酸钡粒子；该表面改性剂为肉豆蘧酸、软脂酸、硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂之中的一种、两种混合物或者两种以上混合物；该硫酸钡粒子的粒径范围为15nm至900μπι ;所述抗氧剂选自二苯胺、季戊四醇[3-(3’，5’二叔丁基-4’-羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁苯基)酯、苯并呋喃酮、2，2’ -甲撑双(4-甲基石-特丁基苯酚)之中的一种、两种混合物或者两种以上混合物。
[0016] 本发明具有X射线显影性能的体内植入复合材料的有益效果，该具有X射线显影性能的体内植入复合材料具有X射线显影性能，且该复合材料具有良好的力学性能和易加工性。
【具体实施方式】
[0017] 实施例1:[0018](I)在高速搅拌条件下将2kg平均粒径为5 μ m的硫酸钡粒子分散在2升水中，搅拌速率控制在90± lOrpm，搅拌时间为40± IOmin得到均匀分散的硫酸钡粒子悬浊液；将重量浓度为2.0wt %的肉豆蘧酸的乙醇溶液400ml逐滴加入硫酸钡粒子悬浊液中，调节搅拌速率为90±10rpm，温度控制在50±5°C，调节PH为6.0左右，反应50min后停止，再经过冷却、过滤、真空干燥得到表面改性的硫酸钡粒子，该表面改性的硫酸钡粒子的平均粒径为5 μ m ；
[0019] (2)将相对密度为0.91至0.92的低密度聚乙烯1.99kg、表面改性的硫酸钡粒子2kg、季戊四醇[3-(3’，5’ 二叔丁基_4’ -羟丙基)丙酸]酯IOg加入高速混合机中混合3分钟；
[0020](3)将上述(2)中混合好的粒料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，双螺杆挤出机挤出压力为900至lOOOpst，挤出机转速为80至120rpm，双螺杆挤出机各工作区段的温度设置分别为160°C、170°C、180°C、180°C、180°C，机头温度为180°C，挤出后经水冷、造粒后得到硫酸钡粒子重量百分比50wt%的母料；
[0021](4)上述(3)中制备的母料3kg、相对密度为0.91至0.92的低密度聚乙烯3kg，加入高速混合机中混合3分钟；
[0022](5)将上述(4)中混合好的粒料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，双螺杆挤出机挤出压力为900至lOOOpst，挤出机转速为80至120rpm，双螺杆挤出机各工作区段的温度设置分别为160°C、170°C、180°C、180°C、180°C，机头温度为180°C，挤出后经水冷、造粒后得到硫酸钡粒子重量百分比25wt%的具有X射线显影性能的植入复合材料。
[0023]本实施例硫酸钡粒子重量百分比为25wt %的聚乙烯复合材料，具有良好的X射线显影功能。用该材料制成的宫内节育器放置到子宫内以后，可以通过X射线检查放置位置是否正确，可根据显影结果调整放置位置，具有良好的临床效果。
[0024]实施例2:
[0025]宫内节育器用复合材料的制备。
[0026](I)在高速搅拌条件下将6kg平均粒径为20 μ m的硫酸钡粒子分散在6升水中，搅拌速率控制在100±10rpm，搅拌时间为50± IOmin得到均匀分散的硫酸钡悬浊液；将重量浓度为2.0wt %的肉豆蘧酸的乙醇溶液1.2升逐滴加入硫酸钡粒子悬浮液中，调节搅拌速率为100±10rpm，温度控制在50±5°C，调节PH为6.0左右，反应60min后停止，再经过冷却、过滤、真空干燥得到表面改性的硫酸钡粒子，该表面改性的硫酸钡粒子的平均粒径为20 μ m ；
[0027](2)将相对密度为0.91至0.92的低密度聚乙烯3.97kg、表面改性的硫酸钡粒子6kg、季戊四醇[3-(3’，5’ 二叔丁基_4’ -羟丙基)丙酸]酯30g加入高速混合机中混合3分钟；
[0028](3)将上述(2)中混合好的粒料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，双螺杆挤出机挤出压力为900至lOOOpst，挤出机转速为80~120rpm，双螺杆挤出机各工作区段的温度设置分别为160°C、170°C、180°C、180°C、180°C，机头温度为180°C，挤出后经水冷、造粒后得到硫酸钡粒子重量百分比60wt%的母料；
[0029](4)上述(3)中制备的母料5kg、相对密度为0.91至0.92的低密度聚乙烯7.5kg，加入高速混合机中混合3分钟；[0030](5)将上述(4)中混合好的粒料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，双螺杆挤出机挤出压力为900至lOOOpst，挤出机转速为80至120rpm，双螺杆挤出机各工作区段的温度设置分别为160°C、170°C、180°C、180°C、180°C，机头温度为180°C，挤出后经水冷、造粒后得到硫酸钡粒子重量百分比24wt%的具有X射线显影性能的宫内节育器用复合材料。
[0031]实施例3:
[0032]静脉插管用复合材料的制备。
[0033](I)在高速搅拌条件下将4kg平均粒径为600nm的硫酸钡粒子分散在4升水中，搅拌速率控制在100±10rpm，搅拌时间为50± IOmin得到均匀分散的硫酸钡粒子悬浮溶液；将重量浓度为2.0wt %的硬脂酸的乙醇800ml溶液逐滴加入硫酸钡粒子悬浮液中，调节搅拌速率为100±10rpm，温度控制在40±5°C，调节PH为7.0左右，反应50min后停止，再经过冷却、过滤、真空干燥得到表面改性的硫酸钡粒子，该表面改性的硫酸钡粒子的平均粒径为 600nm ；
[0034](2)将相对密度为0.94~0.96的高密度聚乙烯3.97kg、表面改性的硫酸钡粒子4kg、季戊四醇[3-(3’，5’ 二叔丁基_4’ -羟丙基)丙酸]酯30g加入高速混合机中混合3分钟；
[0035](3)将上述(2)中混合好的粒料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，双螺杆挤出机挤出压力为900至lOOOpst，挤出机转速为80至120rpm，双螺杆挤出机各工作区段的温度设置分别为170°C 180°C、200V、200 V、200V，机头温度为200°C，挤出后经水冷、造粒后得到硫酸钡粒子重量百分比50wt%的母料；
[0036](4)上述(3)中制备的母料5kg、相对密度为0.94至0.96的高密度聚乙烯6.9kg，加入高速混合机中混合3分钟；
[0037](5)将上述(4)中混合好的粒料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，双螺杆挤出机挤出压力为900至lOOOpst，挤出机转速为80至120rpm，双螺杆挤出机各工作区段的温度设置分别为170°C、180°C、200°C、200°C、200°C，机头温度为200°C，挤出后经水冷、造粒后得到硫酸钡粒子重量百分比21wt%的具有X射线显影性能的静脉插管用复合材料。
[0038]本实施例硫酸钡粒子重量百分比为21wt%的聚乙烯复合材料，具有良好的X射线显影功能。用该材料制成的静脉插管，可以通过X射线检查放置位置是否正确，可根据显影结果调整放置位置，具有良好的临床效果。
[0039]实施例4:
[0040]输血管用复合材料的制备。
[0041](I)在高速搅拌条件下将5kg平均粒径为200nm硫酸钡粒子分散在5升水中，搅拌速率控制在100±10rpm，搅拌时间为50± IOmin得到均匀分散的硫酸钡悬浊液；将重量浓度为2.0wt%的二甲基二氯硅烷的乙醇溶液I升逐滴加入硫酸钡悬浊液中，调节搅拌速率为100±10rpm，温度控制在45±5°C，调节PH为6.5，反应30min后停止，再经过冷却、过滤、真空干燥得到表面改性的硫酸钡粒子，该表面改性的硫酸钡粒子的平均粒径为200nm ；
[0042](2)将聚丙烯4.95kg、表面改性的硫酸钡粒子5kg、亚磷酸三(2，4_ 二叔丁苯基)酯50g加入高速混合机中混合3分钟；[0043](3)将上述(2)中混合好的粒料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，双螺杆挤出机挤出压力为800至lOOOpst，挤出机转速为90至llOrpm，双螺杆挤出机各工作区段的温度设置分别为180°C、190°C、200V、200 V、200V，机头温度为200 V，挤出后经水冷、造粒后得到硫酸钡粒子重量百分比50wt%的母料；
[0044](4)上述(3)中制备的母料5kg、相对密度为0.94至0.96的高密度聚乙烯，7.5kg，加入高速混合机中混合3分钟；
[0045](5)将上述(4)中混合好的粒料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，双螺杆挤出机挤出压力为800至lOOOpst，挤出机转速为90至llOrpm，双螺杆挤出机各工作区段的温度设置分别为180°C、190°C、200V、200 V、200V，机头温度为200 V，挤出后经水冷、造粒后得到硫酸钡粒子重量百分比20wt%的具有X射线显影性能的输血管用复合材料。
[0046]本实施例硫酸钡粒子重量百分比为20wt %的聚乙烯复合材料，具有良好的X射线显影功能。用该材料制成的输血管，可以通过X射线检查放置位置是否正确，可根据显影结果调整放置位置，具有良好的临床效果。
[0047] 以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，以上实施例只能用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种具有X射线显影性能的体内植入复合材料，其特征在于，其组成是硫酸钡粒子的重量百分比为5至60wt %，抗氧剂的重量百分比为O至Iwt %，其余为基体材料，各个组分含量的重量百分比之和为IOOwt%。
2.根据权利要求1所述的具有X射线显影性能的体内植入复合材料，其特征在于，所述基体材料，选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯之中的一种；其中低密度聚乙烯的相对密度为0.91至0.92，高密度聚乙烯的相对密度为0.94至0.96。
3.根据权利要求1所述的具有X射线显影性能的体内植入复合材料，其特征在于，所述硫酸钡粒子是经过表面改性剂处理的硫酸钡粒子；该表面改性剂为肉豆蘧酸、软脂酸、硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂之中的一种、两种混合物或者两种以上混合物；该硫酸钡粒子的粒径范围为15nm至900 μ m。
4.根据权利要求1所述的具有X射线显影性能的体内植入复合材料，其特征在于，所述抗氧剂选自二苯胺、季戊四醇[3_(3’，5’ 二叔丁基_4’ -羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁苯基)酯、苯并呋喃酮、2，2’-甲撑双(4-甲基石-特丁基苯酚)之中的一种、两种混合物或者两种以上混合物。
5.如权利要求1所述的具有X射线显影性能的体内植入复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)在高速搅拌条件下将硫酸钡粒子和水按重量百分比例1:1至10混合，搅拌速率为50至150rpm，搅拌时间为20至60min得到均匀分散的硫酸钡粒子悬浊液；将重量浓度为0.5至2.0wt%的表面改性剂的乙醇溶液，逐滴加入硫酸钡粒子悬浊液中，含有表面改性剂的乙醇溶液与硫酸钡粒子悬浊液重量份数比为1:1至10，调节搅拌速率为50至150rpm，温度为30至60°C，PH为5.0至8.0，反应30至90min后停止，再经过冷却、过滤、真空干燥得到表面改性的硫酸钡粒子； (2)将重量百分比为40至80wt%的表面改性的硫酸钡粒子、重量百分比为O至lwt%的抗氧剂、其余为基体材料，各个组分重量百分比之和为IOOwt %的物料，加入高速混合机中，混合3分钟；将混合好的粒料加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，双螺杆挤出机挤出压力为200至lOOOpst，挤出机转速为50至150rpm，双螺杆挤出机各工作区段的温度设置分别为 160±20°C、170±20°C、180±20°C、180±20°C、180±20°C，机头温度为180±20°C，挤出后经水冷、造粒后得到硫酸钡粒子重量百分比40至80wt %的具有X射线显影性能的植入复合材料； (3)将⑵中得到的硫酸钡粒子重量百分比在40至80wt%的复合材料作为母料，将该母料和基体材料按照重量份数比1:1至15混合后，放入高速混合机中混合3分钟；再将混合好的粒料在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒；双螺杆挤出机的挤出压力为200至lOOOpst，挤出机转速为50至150rpm，双螺杆挤出机各工作区段的温度设置分别为160±20°C、170±20°C、180±2(rC、180±2(rC、180±2(rC，机头温度为 180±20°C，挤出后经水冷、造粒后得到硫酸钡粒子重量百分比在5至60wt%的具有X射线显影性能的植入复合材料。
6.根据权利要求5所述的具有X射线显影性能的体内植入复合材料，其特征在于，所述基体材料，选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯之中的一种；其中低密度聚乙烯的相对密度为0.91至0.92，高密度聚乙烯的相对密度为0.94至0.96 ;所述硫酸钡粒子是经过表面改性剂处理的硫酸钡粒子；该表面改性剂为肉豆蘧酸、软脂酸、硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂之中的一种、两种混合物或者两种以上混合物；该硫酸钡粒子的粒径范围为15nm至900 μ m;所述抗氧剂选自二苯胺、季戊四醇[3_(3’，5’ 二叔丁基_4’ -羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸 三(2，4-二叔丁苯基)酯、苯并呋喃酮、2，2’ -甲撑双(4-甲基石-特丁基苯酚)之中的一种、两种混合物或者两种以上混合物。
【文档编号】A61L27/44GK103948968SQ201410200514
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】周彦清, 朱孔营, 于秀艳, 谢青松, 陈允敬 申请人:天津德岩科技有限公司