具有高矿物含量的纤维增强生物复合材料医用植入物的制作方法
永久性矫形植入材料
医用植入物可以由金属、合金、陶瓷或既可降解又稳定的复合材料制造。在需要高强度的承重矫形应用中，通常使用不锈钢或钛合金。金属植入物在矫形手术中具有悠久的成功使用历史，但也具有许多关于并发症的风险。尽管这些材料是惰性的，但它们还用于其中对植入物的需求仅仅是暂时的情况，如用于骨折固定术(fracturefixation)。在用于骨折固定术的金属棒和金属板的情况下，用于装置移除的二次手术可能在确认骨融合(osseousunion)之后约一年被推荐。植入物移除造成患者另外的风险和增加的发病率、占据诊所的可用性并且增加总的手术成本(procedurecost)。如果装置不被移除，则它可能造成骨骼的重塑。这种重塑由于宿主组织的应力遮挡(stressshielding)或炎症又可能削弱骨骼。与皮质骨(corticalbone)的刚度和强度相比，应力遮挡可能由于金属的高刚度(模量)和高强度而发生，使得金属加应力于骨骼，这可能导致假体周围骨折(periprostheticfracture)或骨强度的损失。
传统上已经由金属合金构造的承重医用植入物的示例包括骨板、骨棒、骨螺钉、骨图钉(bonetack)、骨钉(bonenail)、骨夹(boneclamp)和骨销(bonepin)，用于骨折的固定和/或截骨术(osteotomy)，以使骨碎片固定用于愈合。其他示例包括颈部楔(cervicalwedge)、腰椎笼(lumbarcage)以及用于脊椎融合和脊柱手术中其他操作的板和螺钉。
生物稳定聚合物及其复合材料例如基于聚甲基丙烯酸酯(pmma)、超高分子量聚乙烯(uhmwpe)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚醚醚酮(peek)、聚硅氧烷和丙烯酸类聚合物也已经被用于制造医用植入物。这些材料不是可生物降解的或可生物吸收的，并且因此当用于医用植入物应用时，它们面临许多与金属相同的限制，例如，它们可能需要二次手术用于在植入物使用寿命的某点替换或移除植入物。此外，这些材料比金属更脆弱(较低的强度和刚度)，使得它们更容易受到机械故障影响，特别是在重复动态负载(repeateddynamicloading)(即通过材料疲劳或蠕变)之后。
现有的可降解聚合物医用植入物
可吸收的聚合物已经被用于开发可吸收的植入物，可吸收的植入物也可以被称为可吸收的、可生物吸收的或可生物降解的植入物。使用生物相容的、可吸收的聚合物的优点是，聚合物以及由此植入物在体内再吸收并且释放由代谢系统代谢的无毒降解产物。聚合物，包括聚乳酸和聚乙醇酸以及聚二氧杂环己酮(polydioxanone)，是可吸收的生物相容材料，可吸收的生物相容材料目前被用作矫形板、矫形棒、矫形锚、矫形销或矫形螺钉，以用于非承重医用植入物应用，例如颅面应用(craniofacialapplication)。这些医用植入材料提供最终再吸收的优点，消除以后移除的需求，同时允许应力转移到重塑骨折。然而，目前的可生物吸收的材料和植入物不具有与金属植入物匹配的机械性质。非增强可吸收聚合物的机械强度和模量(约3-5gpa)不足以支撑断裂的皮质骨，断裂的皮质骨具有在约15-20gpa的范围内的弹性模量(snydersm等人，测量人类胫骨(tibialbone)的弯曲模量为约17.5gpa，snydersmschneidere,journaloforthopedicresearch,第9卷,1991,第422-431页)。因此，由可吸收聚合物构建的现有医用植入物的指征被限制，并且现有医用植入物的固定通常需要保护免于运动或显著负载。当需要低应力区域(即，非承重应用)的固定时，例如在儿科患者中或在成人的内踝骨折(medialmalleolarfracture)、胫排联合固定(syndesmoticfixation)、颌面部骨折或骨软骨骨折中，这些装置仅是考虑。
增强可降解聚合物材料
最近，已经引入了具有改进的强度和刚度(模量)的增强聚合物材料。这些可生物降解的复合材料包括由通常呈纤维形式的填料增强的聚合物。在复合材料中，通常将相对柔性的基质(即聚合物)与刚性的和强的增强材料组合，以增强复合材料基质的机械性质。例如，可生物降解的玻璃或矿物材料可以被用于改进可生物降解的聚合物基质的刚度和强度。在现有技术中，报道了生产这样的复合材料的几种尝试，其中生物活性玻璃颗粒、羟基磷灰石粉末或短玻璃纤维被用于增强可生物降解聚合物的性质。在大部分情况下，这些复合材料的强度和刚度相比于皮质骨较低，或在生理环境中快速降解之后变得低于皮质骨。因此，这些复合材料中的大部分不适用于承重的医用植入物应用。然而，最近已经报道了其中强度和刚度等于或大于皮质骨的可生物降解的复合材料，例如包含可生物降解聚合物和20-70vol％玻璃纤维的可生物降解的复合材料(wo2010128039a1)。其它复合材料植入物例如由利用纤维增强的聚合物形成的复合材料，在美国专利4,750,905、5,181,930、5,397,358、5,009,664、5,064,439、4,978,360、7,419,714中公开，其公开内容通过引用并入本文。
增强的可降解聚合物材料的降解机理
当可生物降解的复合材料用于承重的医用植入物例如用于固定骨折应用时，医用植入物的机械性质必须被保持持续延长的时间。复合材料的降解将导致植入物的强度或刚度的过早损失(prematureloss)，并且可能导致植入物功能故障，例如造成不适当的骨愈合的骨节段的不充分固定，。
一旦可生物降解的复合材料与体液接触，可生物降解的复合材料将开始水解地降解。此降解可能是可生物降解聚合物的降解、增强填料的降解或两者的结果。在水环境例如生理环境中的这样的降解，特别可能导致某些由无机化合物增强的增强聚合物材料的机械强度和刚度的急剧下降。在可吸收的聚合物基质是有机材料并且填料是无机化合物的情况下，可吸收的聚合物基质和填料之间的粘附力(adhesion)可以通过聚合物或填料在水环境中的降解而减小，并且变得迅速地减小，使得增强聚合物的初始机械性质迅速地下降，并且对于足够的承重性能而言变得不太理想。除了聚合物和填料分别地降解之外，聚合物与增强物界面(reinforcementinterface)的不良的相互作用和粘附力可能导致水环境中界面处的早期故障，从而在增强物从聚合物中分离并且填料的增强效果损失时导致急剧的机械性质下降。
虽然聚合物和增强物之间的改进的界面结合(例如共价键合)可以显著地延长增强的可生物吸收的聚合物在水环境中的机械性质保持(mechanicalpropertyretention)(wo2010128039a1)，但聚合物、增强物或二者之间的界面的持续水解将造成机械性质随时间的损失。由于骨融合可能花费几个月或更久，所以即便共价键合的增强的可生物吸收的聚合物的延长的机械性质退化概况(degradationprofile)对于用于承重的矫形应用的医用植入物的最佳功能可能是不充分的。
增强的可降解聚合物植入物的强度损失的示例关于自增强的聚l-乳酸被描述(majolaa等人,journalofmaterialssciencematerialsinmedicine,第3卷,1992,第43-47页)。在那里，在兔子的髓内植入和皮下植入之后，评估自增强的聚l-乳酸(sr-plla)复合材料棒(compositerod)的强度和强度保持。sr-plla棒的初始弯曲强度是250-271mpa。在髓内植入和皮下植入12周之后，sr-plla植入物的弯曲强度是100mpa。
pla、pga和pcl的共聚酯和三元聚酯在定制用于医用装置的可吸收复合材料的最佳聚合物中是感兴趣的。单体比率和分子量的选择显著地影响可吸收复合材料的强度弹性、模量、热性质、降解速率和熔体粘度，并且已知所有这些聚合物在水条件中在体外和在体内两者均是可降解的。在降解过程中已经辨认两个阶段：第一，降解通过酯键的无规水解断链(randomhydrolyticchainscission)进行，这降低聚合物的分子量。在第二阶段中，除了断链，还观察到可测量的重量损失。机械性质主要损失，或至少在重量损失开始时将看到机械性质的显著下降。这些聚合物的降解速率是不同的，这取决于聚合物结构：结晶度、分子量、玻璃化转变温度、嵌段长度、外消旋作用(racemization)和链架构(chainarchitecture)。(middletonjc,tiptonaj,biomaterials21,2000,2335-2346)
矫形植入物中矿物含量的未解决问题
如先前所描述的，已经尝试从可生物吸收的聚合物例如聚乳酸(pla)生产矫形固定植入物。然而，这些植入物仅仅从pla酸性聚合物链获取其机械性质。因此，它们的强度被限制(骨的强度和模量的一部分)，并且这些可生物吸收的聚合物植入物的酸性突发降解过程(acidicburstdegradationprocess)造成有问题的局部组织响应(囊肿、脓肿等)。这些植入物的骨附接性(boneattachment)是不良的。
制造商已经通过将各种矿物组合物混合到可生物吸收的聚合物组合物中对可生物吸收的固定装置的炎性局部组织响应和不良的骨附接性做出反应。对于矿物组合物，公司已经使用具有骨传导性质(osteoconductiveproperty)的矿物或矿物组合物。一些使用磷酸三钙，一些使用羟基磷灰石，一些使用硫酸钙，一些使用这些的混合物。这些混合的组合物植入物被称为“生物复合材料”植入物并且包含25-35％矿物，并且矿物粉末均匀地分布到聚合物组合物中。
不幸的是，这些生物复合材料植入物中的矿物添加剂降低了植入物的机械性质，因为这些植入物的机械强度来源于可生物吸收的聚合物，并且一旦矿物组合物已经被添加，植入物中就存在较少的聚合物。因此，生物复合材料植入物趋向于比完全包括可生物吸收的聚合物的等效植入物更加脆性。不能使用比现有的25-35％更高量的矿物，因为植入物将缺乏机械性质。
在另一方面，在没有矿物组合物的情况下，现有生物复合材料植入物的长期植入结果是有问题的。这些植入物仍然遭受已经困扰可生物吸收的聚合物植入物的炎性组织响应。例如，在包括生物复合材料组合物的acl干涉螺钉中，已经证明了(coxcl等人，jbonejointsurgam.2014；96:244-50)生物复合材料螺钉造成非常高百分比的炎性反应(囊肿、水肿)。此外，它们并不真正鼓励生物整合(biointegration)。正如该文章得出结论，“尽管这些新一代可生物吸收的螺钉被设计成促进骨整合，但没有注意到隧道变窄”。
除了这些炎性问题，目前的生物复合材料螺钉还缺乏足够的机械性质(mascarenhas等人，arthroscopy：jarthroscopic&relatedsurg2015:31(3):第561-568页)。正如该文章得出结论，“此研究的主要发现是延长的膝盖积液(kneeeffusion)、增加的股骨隧道加宽以及与可生物吸收的干涉螺钉使用相关的增强的螺钉断裂”。
在机械水平上，生物复合材料植入物中矿物组合物的较高百分比水平可以导致不良的机械结果，并且特别是劣于仅仅包括可生物吸收的聚合物的植入物的机械结果的机械结果。例如，不同百分比的β-磷酸三钙(βtcp)对基于pla的生物复合材料的机械性质的影响已经被研究(ferrijm等人，jcompositematerials.2016；0(0):1-10)。
在该研究中，示出的是，βtcp的较高百分比造成在该参考文献的图1中所示的pla-βtcp生物复合材料的拉伸强度的显著损失。
此外，βtcp的百分比的增加造成生物复合材料能够吸收的能量的量的显著损失，如作为夏比冲击能量(charpy’simpactenergy)测量的。这是矫形植入物中非常重要的参数，因为矫形植入物的关键性质是承受冲击而不压裂的能力。表2(取自以上参考文献)说明了此问题。
表2pla/β-tcp复合材料根据β-tcp重量百分比的肖氏d硬度值和夏比吸收能量
发明概述
对于增强的可生物吸收的聚合物材料存在极大的需求，该增强的可生物吸收的聚合物材料呈现出改进的机械性质，用于承重的医用植入物应用，例如用于承重目的的结构固定，其中植入物的高强度和高刚度在等效于或超过皮质骨的水平被保持持续至少与最大骨愈合时间一样长的时期。
已知具有所需高强度和高刚度的生物复合纤维增强的材料的构建在本领域中是困难的问题，该问题迄今为止还没有提供有充足的解决方案。
具体地在这样的纤维增强的复合材料内，实现许多医用植入物应用所需的高强度和高刚度可能需要使用具有高矿物含量百分比的纤维增强物，该纤维增强物包括连续纤维或短纤维增强物或长纤维增强物。这产生与先前已经用于医用植入物的植入物结构、架构、设计和生产技术显著的差异，医用植入物由包含较低矿物含量颗粒或短纤维增强聚合物的聚合物或复合材料产生。那些植入物最常见地使用注射模制生产技术或偶尔地3-d打印生产技术来生产。
与散装材料不同，由复合材料制成的零件的性质高度依赖于零件的内部结构。这是从复合材料设计零件的良好建立的原则，其中已知纤维增强的复合材料的机械性质取决于复合材料零件内纤维的角度和取向。
绝大部分现有的复合材料零件设计排他地集中于零件的机械性质。然而，这些零件是永久性零件，并且不是可降解的或可吸收的。因此，不必对零件内复合材料的降解或吸收的机制给予关注。甚至以前包括复合材料的矫形植入物也很大程度上坚持这些相同的经典复合材料设计原则。
然而，本发明涉及包括新类别复合材料的医用植入物，该新类别复合材料是生物相容的，并且在许多情况下是可生物吸收的。相比于先前利用复合材料零件考虑的仅仅机械性质，利用这些材料产生医用植入物的设计挑战涉及到考虑许多更多的方面和参数。
此外，关于可生物吸收的纤维增强的复合材料植入物，在确保纤维将初始地在装置植入的初始时间以及在体内其功能周期的过程中提供强度和刚度的增强两者时，还必须考虑植入物内复合材料的降解概况(degradationprofile)。
在本发明中，对医用植入物的性能至关重要的机械性质包括：弯曲强度和刚度(模量)、拉伸强度和刚度、剪切强度和刚度、压缩强度和刚度以及扭转强度和刚度。在这些可生物吸收的医用植入物中，这些性质在时间零(即在生产之后的植入物中)和在体内植入一段时间之后两者均是至关重要的。与先前描述的由纤维增强复合材料制成的零件一样，在时间零的机械性质取决于零件内纤维的对齐和取向。然而，在体内植入(或模拟植入)之后保持大百分比的机械性质需要另外的且不同的考量。
如下文将更详细描述的，医用植入物设计的这种考量可以包括以下参数：组成、组分比率(具体包括矿物含量百分比)、纤维直径、纤维分布、纤维长度、纤维对齐和取向等。
这些参数可以影响本文描述的医用植入物性能的几个另外的方面和性质：
1.材料降解速率(降解期间的降解产物、局部ph和离子水平)
2.影响植入物与周围局部组织的界面的表面性质
3.生物效应，例如抗微生物性质或骨传导性质
4.对灭菌过程的响应(responsetosterilizationprocesse)(例如环氧乙烷气体、伽马辐射或电子束辐射)
在至少一些实施方案中，本发明通过从纤维增强的生物相容的复合材料提供植入物组合物来提供这些问题的解决方案，纤维增强的生物相容的复合材料是由先前的植入物向前的重要步骤，因为它们可以实现可持续地高的、承重的强度和刚度。此外，本发明的许多实施方案利用低体积的有效植入物额外地促进这些高强度水平。此外，本文所描述的生物复合材料也是任选地并且优选地可生物吸收的。
因此，本发明克服了先前方法的限制，并且提供了医用植入物，该医用植入物包括以纤维增强物为特征的(任选地可生物降解的)生物复合材料组合物，生物复合材料组合物将其机械强度和刚度保持持续延长的时期。
在至少一些实施方案中，本发明通过提供包括具有高百分比的矿物含量并且还具有优异机械性质的生物复合材料组合物的医用植入物，进一步克服了先前生物复合材料医用植入物的限制。优选地，矿物组合物通过由矿物组合物制成的增强纤维来提供。
优选地，生物复合材料医用植入物内矿物组合物的重量百分比是在40％-90％的范围内，更优选地，重量百分比是在40％-70％的范围内，更优选地在40％-65％的范围内，并且甚至更优选地，重量百分比是在45％-60％的范围内。
令人惊讶地，发明人已经发现，如此高百分比或量的矿物含量可以产生具有优异机械性质的植入物。
此外，构建具有较高矿物含量的植入物的先前的尝试失败了，因为生物复合材料植入物通常是注射模制的。其中矿物含量的量或百分比在以上高范围内的复合材料的流动性质对于注射模制更具挑战性。
这些优先范围源自于生物相容性(静态炎性响应(quiescentinflammatoryresponse))和强机械性质之间的临界平衡。如先前所讨论的，医用植入物中较高的矿物含量百分比潜在地有益于增强具有周围组织、特别是骨组织的植入物的生物相容性和安全特性(safetyprofile)。然而，太高的矿物含量可能造成机械性质不期望的降低。在某些情况下，将立即看到植入物机械性质的降低。在其他情况下，高矿物含量将造成加速的机械降解过程，其中植入物将以加速的速率损失其机械性质，并且从而损失其在足以支持组织(并且尤其是矫形组织)愈合的体内时间段内提供机械固定的能力。
优选地，用于本发明的生物复合材料组合物的密度在1g/ml至2g/ml之间。更优选地，密度在1.2g/ml至1.9g/ml之间。最优选地在1.4g/ml至1.8g/ml之间。
优选地，矿物含量通过从矿物组合物制成的增强矿物纤维来提供。
任选地，用于与本文的增强的生物复合材料医用植入物一起使用的增强纤维的直径可以在1-100μm的范围内。优选地，纤维直径在1-20μm的范围内。更优选地，纤维直径在4-16μm的范围内，并且最优选地，纤维直径在9-14μm的范围内。
医用植入物内纤维之间的纤维直径的标准偏差优选地小于5μm，更优选地小于3μm，以及最优选地小于1.5μm。纤维直径的均匀性有益于整个植入物中的一致性(consistentproperty)。
在一个实施方案中，增强纤维是聚合物基质内部的纤维节段。优选地，这样的纤维节段平均具有0.5-20mm长度，更优选地，纤维节段长度在1-15mm的范围内，更优选地在3-10mm的范围内以及最优选地在4-8mm的范围内。
任选地且优选地，以上矿物组合物以增强纤维的形式被提供，以足够高的量存在并且具有足够高的矿物量，以提供矿物组合物在植入物内的以上重量百分比。
植入物的总体结构可以任选地是非均质的和/或无定形的。如果是非均质的，则该结构的性质可以任选地是连续的。可选择地，植入物可以任选地被分成多个层。
根据至少一些实施方案，提供了包括多个复合材料层的医用植入物，所述层包含任选地是可生物降解的聚合物和多个单向地对齐的连续增强纤维。层可以任选地是无定形的或对齐的。任选地且优选地，可生物降解的聚合物包含在可生物降解的复合材料中。还任选地且优选地，纤维被嵌入包含一种或更多种可生物吸收的聚合物的聚合物基质中。
根据至少一些实施方案，复合材料层各自包含一个或更多个复合材料带，所述带包含任选地是可生物降解的聚合物和多个单向地对齐的连续增强纤维。任选地且优选地，可生物降解的聚合物包含在可生物降解的复合材料中。还任选地且优选地，纤维被嵌入包含一种或更多种可生物吸收的聚合物的聚合物基质中。
任选地且优选地，植入物内的纤维增强的可生物降解的复合材料具有超过5gpa的弯曲模量和超过80mpa的弯曲强度。
优选地，植入物内的纤维增强的可生物降解的复合材料具有150-800mpa范围内的弯曲强度，更优选地在150-400mpa范围内的弯曲强度。弹性模量优选地在5-27gpa、更优选地16-27gpa的范围内。
优选地，植入物内的纤维增强复合材料具有在植入8周之后高于5gpa的弹性模量和在8周之后高于60mpa的弯曲强度的强度保持。
优选地，植入物内的纤维增强复合材料具有在模拟生理降解5天之后高于12gpa的弯曲模量和高于180mpa的弯曲强度的机械性质保持。
更优选地，植入物内的纤维增强复合材料具有在模拟生理降解5天之后高于10gpa的弯曲模量和高于120mpa的弯曲强度的机械性质保持。
如本文所使用的术语“可生物降解的”还指的是在体内可吸收的、可生物吸收的或可吸收的材料。
附图简述
图1：使用背散射电子(bse)检测器的具有按重量计50％纤维含量的6mm销的横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例1中所描述的那些。此图像的放大率是2,500x。此图像示出嵌入可生物吸收的聚合物基质104内的增强矿物纤维102的横截面的放大图。纤维直径在图像106内指示。
图2：使用背散射电子(bse)检测器的具有按重量计50％纤维含量的6mm销的横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例1中所描述的那些。此图像的放大率是2,500x。此图像示出嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。相邻纤维之间的距离由202指示。
图3：使用背散射电子(bse)检测器的具有按重量计50％纤维含量的6mm销的横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例1中所描述的那些。此图像的放大率是500x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。每个层306、308、310包括增强纤维304，并且具有一定的厚度302。
图4：使用背散射电子(bse)检测器的具有按重量计50％纤维含量的6mm销的横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例1中所描述的那些。此图像的放大率是150x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。
图5：使用背散射电子(bse)检测器的具有按重量计50％纤维含量的6mm销的横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例1中所描述的那些。此图像的放大率是500x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。每个层被可生物吸收的聚合物基质502的区域隔开。
图6：使用背散射电子(bse)检测器的具有按重量计70％纤维含量的6mm销的横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例1中所描述的那些。此图像的放大率是500x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。相邻纤维之间的距离被指示。
图7：使用背散射电子(bse)检测器的具有按重量计70％纤维含量的6mm销的横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例1中所描述的那些。此图像的放大率是500x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。
图8：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。此图像的放大率是2,000x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。纤维直径在图像内被指示。
图9：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。此图像的放大率是2,000x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。相邻纤维之间的距离被指示。
图10：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。此图像的放大率是1,000x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。
图11：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。此图像的放大率是5,000x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质1104内的增强矿物纤维1102的横截面的放大图。
图12：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。此图像的放大率是1,000x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。每个层被可生物吸收的聚合物基质的区域隔开。
图13：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm管状销(cannulatedpin)的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。此图像的放大率是1,000x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。纤维直径在图像内被指示。
图14：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm管状销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。此图像的放大率是1,000x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。相邻纤维之间的距离被指示。
图15：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm管状销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。此图像的放大率是1,000x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。
图16：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm管状销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。此图像的放大率是1,000x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。每个层被可生物吸收的聚合物基质的区域隔开。
图17：使用背散射电子(bse)检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm板的横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例3中所描述的那些。此图像的放大率是1250x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。纤维直径在图像内被指示。
图18：使用背散射电子(bse)检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm板的横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例3中所描述的那些。此图像的放大率是1250x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。相邻纤维之间的距离被指示。
图19：使用背散射电子(bse)检测器的具有按重量计70％纤维含量的2mm板的横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例3中所描述的那些。此图像的放大率是250x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。每个层1902、1904包括纤维。相邻纤维之间的距离被指示。
图20：使用背散射电子(bse)检测器的具有按重量计70％纤维含量的2mm板的横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例3中所描述的那些。此图像的放大率是250x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。
图21：使用背散射电子(bse)检测器的具有按重量计70％纤维含量的2mm板的横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例3中所描述的那些。此图像的放大率是500x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的增强矿物纤维的横截面的放大图。每个层被可生物吸收的聚合物基质的区域隔开。
图22：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。此图像的放大率是300x。此图像示出了增强矿物纤维2202的纵向轴线的放大图。
图23：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm管状销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。此图像的放大率是250x。此图像示出了管状部分(cannulatedportion)和连续的增强矿物纤维的放大图。切向角2302被定义为在固定起点从曲线方向的偏差，其中固定起点是其中纤维接触或最接近接触横截面圆形区域的中心的点。
图24：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的6mm销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例1中所描述的那些。此图像的放大率是500x。此图像示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质内的紧密地捆绑在一起成组2402的增强矿物纤维的横截面的放大图。
图25：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm管状销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。此图像的放大率是500x。此图像示出了环绕销2502的内部中空部(innercannulation)的增强矿物纤维的横截面的放大图。
图26：使用二次电子检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm管状销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。此图像的放大率是1000x。此图像示出了以交替的0°和45°方向嵌入可生物吸收的聚合物基质层内的增强矿物纤维的横截面的放大图。
图27：使用二次电子检测器的具有按重量计85％纤维含量的6mm销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例1中所描述的那些。放大率160x。此图像示出了以交替的0°和45°方向嵌入层2702内的增强矿物纤维的横截面的放大图，具有很少或没有将层隔开的可生物吸收的聚合物基质。
图28：使用二次电子检测器的具有按重量计85％纤维含量的6mm销的au溅射横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例1中所描述的那些。放大率1000x。此图像示出了增强矿物纤维的横截面的放大图，环绕所述纤维具有很少或没有可生物吸收的聚合物基质。
图29：使用背散射电子(bse)检测器的具有按重量计50％纤维含量的2mm销的横截面的扫描电子显微镜(sem)图像，例如实施例2中所描述的那些。放大率60x。此图像示出了销的边缘的放大图，指示可生物吸收的聚合物存在于植入物2902的外表面处。
图30示出了可以用于在包括连续纤维增强层的医用植入物中形成层的类型的连续纤维增强带的示例。
图31示出了连续纤维增强带(200)的剖视三维视图的示例。
图32a示出了包括三层处于不同角度的单向纤维的增强的可生物吸收的复合材料片(300)的俯视图的示例。
图32b示出了包括三层处于不同角度的单向纤维的增强的可生物吸收的复合材料结构(310)的剖视图的示例。
图33示出了连续纤维增强的复合材料医用植入物的壁的示例。
图34示出了骨填料笼的示例，骨填料笼由连续纤维增强的复合材料医用植入物壁(500)组成，该壁另外包含穿孔(502)，以允许组织和细胞向内生长到包含在骨填料笼内的骨填料材料(504)中。
图35示出了可生物吸收的管状螺钉(600)的示例，该可生物吸收的管状螺钉是医用植入物。
详细描述
根据本发明的至少一些实施方案的医用植入物适合用于承重的矫形植入物应用，并且包括一种或更多种生物复合材料、任选地可生物吸收的材料，其中持续的机械强度和刚度对于合适的植入物功能是至关重要的，并且其中植入物另外包括防潮涂层，防潮涂层限制或消除流体交换到植入物中。
根据至少一些实施方案，本发明由此提供了医用植入物，该医用植入物作为用于承重目的的结构固定是有用的，由于包括植入物的可生物吸收的材料的阻碍降解(impededdegradation)而呈现出持续的机械性质。
相关的植入物可以包括骨固定板、髓内钉、关节(髋、膝、肘)植入物、脊柱植入物、缝合锚钉(sutureanchor)、螺钉、销、线、骨笼以及用于这样的应用例如用于骨折固定、肌腱复置、脊柱固定、软组织修复和脊柱笼的其他装置。
根据至少一些实施方案，本发明涉及包括生物复合材料组合物的医用植入物。优选地，生物复合材料组合物包括由矿物组合物增强的(任选地可生物吸收的)聚合物。优选地，矿物组合物增强物通过由矿物组合物制成的增强纤维提供。如上文所描述的，植入物的矿物含量优选地是相当高的。
任选地，医用植入物或其部分包括许多生物复合材料层，每个层包括被单向增强纤维增强的可生物吸收的聚合物。植入物的性质任选地并且优选地根据层的组成和结构以及层相对于装置的放置例如相对于层方向来确定。纤维可以任选地保持离散，但任选地聚合物的一些熔融可能发生，以将层结合在一起。
生物复合材料层可以被定义为穿过医用植入物的部分或全部的连续或半连续的层，其中该层包括单向地对齐的增强纤维。在示出增强生物复合材料医用植入物的内部结构的几个图中包括在图7、图10和图20中可以看到层。
优选地，存在形成每个生物复合材料层的厚度的1-100根之间的增强纤维。优选地，每层厚度中存在2-40根之间的增强纤维，并且最优选地，存在4-20根之间的增强纤维。
任选地，植入物内相邻层之间的定向纤维取向在层之间交替，使得每个相邻层与相邻于其的层是异相的(具有不同的角度)。优选地，层之间的平均角度差或中间角度差在15度至75度之间，更优选地在30度至60度之间，并且最优选地在40度至50度之间。这种异相相邻的生物复合材料层的显微图像可以在图26和图27中看到。
优选地，医用植入物内的生物复合材料层彼此非常接近。更优选地，如通过在一层中最后的纤维和后面层中第一纤维之间的距离测量的层之间的距离在0-200μm之间，更优选地在0-60μm之间、1-40μm之间，以及最优选地在2-30μm之间。一层内的纤维与相邻层内的纤维的良好近似值(goodapproximation)允许每一层机械地支撑相邻层。然而，层之间的一定距离可能是合意的，以允许一些聚合物保留在相邻层的纤维之间，并且从而将层粘附在一起，防止在高机械负载下的层裂开(layerdehiscence)。
任选地，用于本文的增强的生物复合材料医用植入物的大部分增强纤维的直径在1-100μm的范围内。优选地，纤维直径在1-20μm的范围内。更优选地，纤维直径在4-16μm的范围内，以及最优选地在9-14μm的范围内。
任选地，用于本文的增强的生物复合材料医用植入物的增强纤维的平均直径在1-100μm的范围内。优选地，纤维直径在1-20μm的范围内。更优选地，纤维直径在4-16μm的范围内，以及最优选地在9-14μm的范围内。
医用植入物内纤维之间的纤维直径的标准偏差优选地小于5μm，更优选地小于3μm，并且最优选地小于1.5μm。纤维直径的均匀性有益于整个植入物的一致性。
在一个实施方案中，增强纤维是聚合物基质内部的纤维节段。优选地，这样的纤维节段平均具有0.5-20mm长度，更优选地纤维节段长度在1-15mm的范围内，更优选地在3-10mm的范围内以及最优选地在4-8mm的范围内。
优选地，大部分增强纤维节段具有0.5-20mm长度，更优选地纤维节段长度在1-15mm的范围内，更优选地在3-10mm的范围内以及最优选地在4-8mm的范围内。
任选地，增强纤维是连续纤维。所述连续纤维优选地长于5mm，更优选地长于8mm、12mm、16mm，并且最优选地长于20mm。这种连续纤维的显微图像可以在图22中看到。
可选择地，或此外，增强纤维长度可以被定义为植入物长度的函数，其中增强纤维的至少一部分并且优选地增强纤维的大部分具有连续长度，连续长度是包括这些纤维的医用植入物或医用植入物组分的纵向长度的至少50％。优选地，增强纤维的部分或大部分具有医用植入物的长度的至少60％的连续长度，以及更优选地医用植入物的长度的至少75％的连续长度。这种连续增强纤维可以为植入物的大部分提供结构增强。
任选地，生物复合材料层内相邻增强纤维之间的距离在0.5-50μm的范围内，优选地相邻纤维之间的距离在1-30μm的范围内，更优选地在1-20μm的范围内，以及最优选地在1-10μm的范围内。
优选地，生物复合材料医用植入物内的增强纤维(矿物组合物)的重量百分比在40％-90％的范围内，更优选地重量百分比在40％-70％的范围内，更优选地在40％-60％的范围内，并且甚至更优选地重量百分比在45％-60％的范围内。
优选地，生物复合材料医用植入物内的增强纤维的体积百分比在30-90％的范围内，更优选地体积百分比在40％-70％的范围内。
任选地，植入物内的多根纤维单向地对齐。任选地，对齐的纤维节段平均具有5-12mm长度。
优选地，单向地对齐的纤维在植入物的纵向通路中对齐(相对于纵向轴线0°对齐)。优选地，大部分纤维在纵向轴线中单向地对齐。任选地，超过70％、80％、90％、95％的纤维在纵向轴线中单向地对齐。
任选地，植入物内的多根纤维或大部分纤维在纵向轴线中对齐。任选地，多根纤维在多达3个另外的方向另外地对齐。任选地，多根纤维相对于纵向轴线在以下对齐中的每一个的选择中对齐：0°、30°、-30°、45°、-45°、90°。优选地，多根纤维相对于纵向轴线在以下对齐中的每一个的选择中对齐：0°、45°、-45°、90°。更优选地，多根纤维相对于纵向轴线在以下对齐中的每一个的选择中对齐：0°、45°、-45°。
任选地，大部分纤维在植入物的纵向通路中被对齐，并且多根纤维相对于纵向轴线在以下对齐中的每一个中对齐：45°、-45°。
任选地且可选择地，纤维节段被无定形地布置。
虽然植入物内的生物复合材料组合物在确定植入物的机械性质和本体性质(bulkproperties)中是重要的，但与植入物的表面边缘接触的特定的组成和结构具有独特的意义，因为此组成和结构可以极大地影响植入体内之后周围细胞和周围组织与植入物如何相互作用。例如，生物复合材料的可吸收聚合物部分在本质上可以是疏水性的，使得生物复合材料将在一定程度上排斥周围组织，而生物复合材料的矿物增强纤维部分在本质上可以是亲水性的，并且因此鼓励周围组织附着到植入物或产生组织向内生长。
在本发明的任选的实施方案中，按表面积的百分比计的组成组分(compositionalcomponent)中的一种的表面存在大于按体积百分比计的该组分在植入物的本体组合物中的存在。例如，表面上的矿物的量可能大于聚合物的量，或反之亦然。不希望受到单个假设所限制，为了更好地与骨整合，较大量的矿物将任选地并且优选地存在于表面上。为了减少与骨整合，较大量的聚合物将任选地且优选地存在于表面上。优选地，一种组分的表面积组成的百分比比该组分在总的生物复合材料植入物中的体积百分比的百分比大超过10％。更优选地，该百分比大超过30％，并且最优选地大超过50％。图25示出了生物复合材料医用植入物的显微图像，其中矿物增强纤维沿着植入物的内表面区域边缘占优势。图29示出了生物复合材料医用植入物的显微图像，其中可生物吸收的聚合物沿着植入物的外表面区域占优势。
任选地，医用植入物的一个表面可以具有生物复合材料组分中的一种的局部优势，而不同表面或相同表面的不同部分可以具有不同生物复合材料组分的局部优势。
任选地，矿物含量不存在于大部分的表面区域中(即植入物的大部分表面被聚合物膜覆盖)。任选地，表面聚合物膜的平均厚度是0.5-50μm，更优选地5-50μm，以及最优选地10-40μm。
任选地，存在暴露在植入物的表面处的纤维。任选地，暴露的纤维占括植入物表面的1％-60％。任选地，暴露的纤维占植入物表面的10％-50％。任选地，暴露的纤维占植入物表面的15％-30％。
任选地，医用植入物是螺纹螺钉或其它螺纹植入物。优选地，植入物的外层将被定向地对齐，使得纤维的方向近似于螺纹的螺旋角。优选地，纤维方向的对齐角度在螺旋角的45度以内。更优选地，对齐角度在30度以内，以及最优选地，对齐角度在螺旋角的15度以内。以这种方式将纤维对齐角度近似于螺旋角可以改进螺纹的牢固性，并且防止螺纹内的增强纤维裂开。
关于圆形植入物，增强纤维可以任选地采用植入物的全圆形形状，并且围绕植入物的圆形形状弯曲而不偏离其圆周。优选地，增强纤维的一部分或大部分偏离植入物的圆形形状，使得形成切向角。切向角被定义为在固定起点处从曲线方向的偏差，其中固定起点是其中纤维接触或最接近接触横截面圆形区域的中心的点。图23描绘了增强纤维与管状圆形销的切向角。
优选地，圆形医用植入物内的增强纤维与植入物的曲率之间的切向角小于90度，更优选地小于45度。
优选地，用于本发明的生物复合物材料组合物的密度在1g/ml至2g/ml之间。更优选地，密度在1.2g/ml至1.9g/ml之间。最优选地在1.4g/ml至1.8g/ml之间。
可生物吸收的聚合物
在本发明的优选的实施方案中，可生物降解的复合材料包括可生物吸收的聚合物。
本文描述的医用植入物可以由任何可生物降解的聚合物制成。可生物降解的聚合物可以是均聚物或共聚物，包括无规共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物。可生物降解的聚合物可以是直链聚合物、支链聚合物或树状聚合物。可生物降解的聚合物可以是天然来源或合成来源。合适的可生物降解的聚合物的示例包括但不限于例如由以下制成的聚合物：丙交酯、乙交酯、己内酯、戊内酯、碳酸酯(例如，三亚甲基碳酸酯、四亚甲基碳酸酯及类似物)、二氧杂环己酮(dioxanones)(例如1,4-二氧杂环己酮)、δ-戊内酯、l,二氧杂环庚酮(1，dioxepanones)(例如l,4-二氧杂环庚-2-酮和1,5-二氧杂环庚-2-酮)、乙二醇、环氧乙烷、酯酰胺、γ-羟基戊酸酯、β-羟基丙酸酯、α-羟基酸、羟基丁酸酯、聚(原酸酯)、羟基链烷酸酯、酪氨酸碳酸酯、聚酰亚胺碳酸酯、聚亚氨基碳酸酯例如聚(双酚a-亚氨基碳酸酯)和聚(氢醌-亚氨基碳酸酯)、聚氨酯、聚酸酐、聚合物药物(例如聚二氟尼柳(polydiflunisol)、聚阿司匹林(polyaspirin)和蛋白质治疗剂)及其共聚物和组合。合适的天然可生物降解的聚合物包括由以下制成的那些聚合物：胶原蛋白、几丁质、壳聚糖、纤维素、聚(氨基酸)、多糖、透明质酸、树胶、其共聚物和其衍生物及其组合。
根据本发明，可生物降解的聚合物可以是共聚物或三元共聚物，例如：聚乳酸(pla)、聚-l-丙交酯(poly-l-lactide)(plla)、聚-dl-丙交酯(poly-dl-lactide)(pdlla)；聚乙交酯(pga)；乙交酯的共聚物、乙交酯/三亚甲基碳酸酯共聚物(pga/tmc)；pla的其它共聚物，例如丙交酯/四甲基乙交酯共聚物、丙交酯/三亚甲基碳酸酯共聚物、丙交酯/d-戊内酯共聚物、丙交酯/ε-己内酯共聚物、l-丙交酯/dl-丙交酯共聚物、乙交酯/l-丙交酯共聚物(pga/plla)、聚丙交酯-共-乙交酯；pla的三元共聚物，例如丙交酯/乙交酯/三亚甲基碳酸酯三元共聚物、丙交酯/乙交酯/ε-己内酯三元共聚物、pla/聚环氧乙烷共聚物；聚缩酚酸肽(polydepsipeptides)；不对称-3,6-取代的聚-1,4-二氧六环-2,5-二酮；聚羟基链烷酸酯；例如聚羟基丁酸酯(phb)；phb/b-羟基戊酸酯共聚物(phb/phv)；聚-b-羟基丙酸酯(phpa)；聚对二氧杂环己酮(pds)；聚-d-戊内酯-聚-ε-己内酯、聚(ε-己内酯-dl-丙交酯)共聚物；甲基丙烯酸甲酯-n-乙烯基吡咯烷酮共聚物；聚酯酰胺；草酸的聚酯；聚二氢吡喃；聚烷基-2-氰基丙烯酸酯；聚氨酯(pu)；聚乙烯醇(pva)；多肽；聚-b-苹果酸(pmla)：聚-b-链烷酸；聚碳酸酯；聚原酸酯；聚磷酸酯；聚(酯酸酐)；及其混合物；和天然聚合物，例如糖；淀粉、纤维素和纤维素衍生物、多糖、胶原蛋白、壳聚糖、纤维蛋白、透明质酸、多肽和蛋白质。还可以使用任何上文提及的聚合物及其各种形式的混合物。
增强的可生物吸收的聚合物
根据本发明的至少一些实施方案，医用植入物包含增强的可生物吸收的聚合物(即，包括先前描述的聚合物并且还并入通常呈纤维形式的增强填料以增加聚合物的机械强度的可生物吸收的复合材料)。
在本发明的更优选的实施方案中，增强的可生物吸收的聚合物是包括任何以上提及的可生物吸收的聚合物和优选地呈纤维形式的增强填料的增强的聚合物组合物。增强填料可以包括有机材料或无机(即，天然的或合成的)材料。增强填料可以是可生物降解的玻璃、纤维素材料、纳米金刚石或本领域已知的任何其它填料，以增强可生物吸收的聚合物的机械性质。填料优选地由不同于可生物吸收的聚合物本身的材料或材料类别制成。然而，填料还可以任选地是可生物吸收的聚合物本身的纤维。
先前已经记录了这样的增强的聚合物组合物的许多示例。例如：生物相容的且可吸收的熔融衍生玻璃组合物，其中玻璃纤维可以嵌入连续聚合物基质中(ep2243749a1)；包含可生物降解聚合物和20-70vol％玻璃纤维的可生物降解的复合材料(wo2010128039a1)；可以嵌入聚合物基质中的可吸收的且生物相容的纤维玻璃(us2012/0040002a1)；生物相容的复合材料及其用途(us2012/0040015a1)；包含作为填料的聚[琥珀酰亚胺]的可吸收聚合物(ep0671177b1)。
在本发明的更优选的实施方案中，增强填料被结合到可生物吸收的聚合物，使得增强效果被保持持续延长的时期。这样的方法已经在us2012/0040002a1和ep2243500b1中被描述，这样的方法讨论了一种复合材料，该复合材料包括：生物相容的玻璃、生物相容的基质聚合物和能够形成共价键的偶联剂。
如上文所提到的，可生物降解的复合材料和纤维优选地以可生物降解的复合材料层的形式布置，其中每一层包括单向地对齐的连续增强纤维，单向地对齐的连续增强纤维嵌入包括一种或更多种可生物吸收的聚合物的聚合物基质中。
可生物降解的复合材料层优选地包括一个或更多个可生物降解的复合材料带，其中每个带包括单向地对齐的连续增强纤维，单向地对齐的连续增强纤维嵌入包括一种或更多种可生物吸收的聚合物的聚合物基质中。
可生物降解的复合材料优选地包含在聚合物基质中，所述聚合物基质可以任选地包括任何以上的聚合物。任选地且优选地，聚合物基质包括选自由以下组成的组的聚合物：plla(聚-l-丙交酯)、pdlla(聚-dl-丙交酯)、pldla、pga(聚乙醇酸)、plga(聚丙交酯-乙醇酸)、pcl(聚己内酯)、plla-pcl及其组合。如果使用plla，则基质优选地包括至少30％plla，更优选地50％，并且最优选地至少70％plla。如果使用pdla，则基质优选地包括至少5％pdla，更优选地至少10％，最优选地至少20％pdla。
优选地，聚合物基质的固有粘度(iv)(独立于增强纤维)在1.2dl/g至2.4dl/g的范围内，更优选地在1.5dl/g至2.1dl/g的范围内，并且最优选地在1.7dl/g至1.9dl/g的范围内。
固有粘度(iv)是用于测量分子大小的粘度测定法。iv基于聚合物溶液通过窄毛细管的流动时间相对于纯溶剂通过该毛细管的流动时间。
增强纤维
优选地，增强纤维包括基于二氧化硅的矿物化合物，使得增强纤维包括生物可吸收的玻璃纤维，可生物吸收的玻璃纤维还可以被称为生物玻璃纤维复合材料。
矿物组合物可以包括β-磷酸三钙、磷酸钙、硫酸钙、羟基磷灰石或可生物吸收的玻璃(也称为生物玻璃)。
letonentj等人先前已经描述了另外任选的玻璃纤维组合物。(actabiomaterialia9(2013)4868-4877)，该文献以其整体通过引用包括在此；这种玻璃纤维组合物可以任选地代替以上组合物或除以上组合物之外被使用。
另外的任选的可生物吸收的玻璃组合物在以下专利申请中被描述，所述专利申请如同在本文中完全陈述地通过引用据此并入：biocompatiblecompositeanditsuse(wo2010122098)；以及resorbableandbiocompatiblefibreglasscompositionsandtheiruses(wo2010122019)。
在本发明的更优选的实施方案中，增强填料被结合到可生物吸收的聚合物，使得增强效果被保持持续延长的时期。在us2012/0040002a1和ep2243500b1中已经描述了这种方法，其讨论了一种复合材料，包括生物相容的玻璃、生物相容的基质聚合物和能够形成共价键的偶联剂。
可生物吸收的玻璃纤维可以任选地具有在以下mol.％范围内的氧化物组成：
na2o:11.0-19.0mol.％
cao:9.0–14.0mol.％
mgo:1.5–8.0mol.％
b2o3:0.5–3.0mol.％
al2o3:0–0.8mol.％
p2o3:0.1–0.8mol.％
sio2:67–73mol.％。
以及更优选地在以下mol.％范围内的氧化物组成：
na2o:12.0-13.0mol.％
cao:9.0–10.0mol.％
mgo:7.0–8.0mol.％
b2o3:1.4–2.0mol.％
p2o3:0.5–0.8mol.％
sio2:68–70mol.％。
letonentj等人之前已经描述了其它任选的玻璃纤维成分。(actabiomaterialia9(2013)4868-4877)，其全部内容在此作为参考；这种玻璃纤维成分可以任选地代替上述成分或除上述成分之外使用。
另外的任选的可生物吸收的玻璃组合物在以下专利申请中被描述，所述专利申请如同在本文中完全陈述地通过引用据此并入：biocompatiblecompositeanditsuse(wo2010122098)；以及resorbableandbiocompatiblefibreglasscompositionsandtheiruses(wo2010122019)。
任选的另外的特征
以下特征和实施方案可以任选地与任何以上特征和实施方案组合。
增强纤维的拉伸强度优选地在1200-2800mpa的范围内，更优选地在1600-2400mpa的范围内，并且最优选地在1800-2200mpa的范围内。
增强纤维的弹性模量优选地在30-100gpa的范围内，更优选地在50-80gpa的范围内，并且最优选地在60-70gpa的范围内。
纤维直径优选地在6-20μm的范围内，更优选地在10-18μm的范围内，并且最优选地在14-16μm的范围内。
任选地，与医用植入物的纵向轴线对齐的增强纤维的大部分具有以下长度：植入物的总长度的至少50％，优选地至少60％，更优选地至少75％，以及最优选地至少85％。
任选地，纤维可以与纵向轴线成一定角度(即，在对角线上)对齐，使得纤维的长度可以大于植入物的长度的100％。任选地且优选地，大部分增强纤维与纵向轴线以小于90°的角度对齐，可选择地小于60°或任选地小于45°。
优选地，植入物优选地包括在2-20之间、更优选地在2-10层之间以及最优选地在2-6层之间的复合材料带层；其中每个层可以在不同的方向对齐，或层中的一些可以在与其它层相同的方向对齐。
优选地，在至少一些层中的纤维之间的最大角度大于每个层中的纤维和纵向轴线之间的角度。例如，增强纤维的一个层可以与纵向轴线对齐并且成右对角线，而另一层可以与纵向轴线成左对角线对齐。
增容剂
任选地且优选地，复合材料组合物另外包括增容剂，增容剂例如是如在如同在本文中完全阐述地通过引用据此并入的wo2010122098中描述的这样的剂。
可生物降解的复合材料的可选择的形式
可选择地，可生物降解的复合材料可以包括复合材料股线(compositestrand)，该复合材料股线包括用可生物吸收的聚合物浸渍的连续增强纤维或纤维束。优选地，股线的直径小于1cm。更优选地，股线的直径小于8mm、小于5mm、小于3mm或小于2mm。
可选择地，可生物降解的复合材料可以包括连续增强纤维的编织网(wovenmesh)，其中编织网用可生物吸收的聚合物预浸渍，或编织网包括增强纤维，并且随后用可生物吸收的聚合物浸渍。
优选地，可生物降解的复合材料网层的厚度小于1cm。更优选地，浸渍的网的厚度小于8mm、小于5mm、小于3mm或小于2mm。
矿物含量
在至少一些实施方案中，本发明通过提供包括具有高百分比的矿物含量并且还具有优异机械性质的生物复合材料组合物的医用植入物，进一步克服了先前生物复合材料医用植入物的限制。优选地，矿物组合物通过由矿物组合物制成的增强纤维提供。
优选地，生物复合材料医用植入物内矿物组合物的重量百分比在40％-90％的范围内，更优选地重量百分比在40％-70％的范围内，并且甚至更优选地重量百分比在45％-60％的范围内。
优选地，在至少一些实施方案中，用于本发明的生物复合材料组合物的密度在1g/ml至2g/ml之间。更优选地，密度在1.2g/ml至1.9g/ml之间。最优选地，密度在1.4g/ml至1.8g/ml之间。
用于增强的生物复合材料医用植入物的增强纤维的直径可以在1-100μm的范围内。优选地，纤维直径在1-20μm的范围内。优选地，纤维直径在4-16μm的范围内。
医用植入物内纤维之间的纤维直径的标准偏差优选地小于5μm，更优选地小于3μm，以及最优选地小于1.5μm。纤维直径的均匀性有益于整个植入物的一致性。
任选地且优选地，植入物内的纤维增强的可生物降解的复合材料具有超过5gpa的弯曲模量和超过80mpa的弯曲强度。
优选地，植入物内的纤维增强的可生物降解的复合材料具有在150-800mpa范围内的弯曲强度，更优选地150-400mpa范围内。弹性模量优选地在5-27gpa的范围内、更优选地10-27gpa的范围内。
优选地，植入物内的纤维增强复合材料具有在植入8周之后高于10gpa的弹性模量以及在8周之后高于150mpa的弯曲强度的强度保留。
根据本发明，在至少一些实施方案中，可生物降解的聚合物可以是共聚物或三元共聚物，例如：聚乳酸(pla)、聚l-丙交酯(plla)、聚-dl-丙交酯(pdlla)；聚乙交酯(pga)；乙交酯的共聚物、乙交酯/三亚甲基碳酸酯共聚物(pga/tmc)；pla的其它共聚物，例如丙交酯/四甲基乙交酯共聚物、丙交酯/三亚甲基碳酸酯共聚物、丙交酯/d-戊内酯共聚物、丙交酯/ε-己内酯共聚物、l-丙交酯/dl-丙交酯共聚物、乙交酯/l-丙交酯共聚物(pga/plla)、聚丙交酯-共-乙交酯；pla的三元共聚物，例如丙交酯/乙交酯/三亚甲基碳酸酯三元共聚物、丙交酯/乙交酯/ε-己内酯三元共聚物、pla/聚环氧乙烷共聚物；聚缩酚酸肽；不对称-3,6-取代的聚-1,4-二氧六环-2,5-二酮；聚羟基链烷酸酯；例如聚羟基丁酸酯(phb)；phb/b-羟基戊酸酯共聚物(phb/phv)；聚-b-羟基丙酸酯(phpa)；聚对二氧杂环己酮(pds)；聚-d-戊内酯-聚-ε-己内酯、聚(ε-己内酯-dl-丙交酯)共聚物；甲基丙烯酸甲酯-n-乙烯基吡咯烷酮共聚物；聚酯酰胺；草酸的聚酯；聚二氢吡喃；聚烷基-2-氰基丙烯酸酯；聚氨酯(pu)；聚乙烯醇(pva)；多肽；聚-b-苹果酸(pmla)：聚-b-链烷酸；聚碳酸酯；聚原酸酯；聚磷酸酯；聚(酯酸酐)；及其混合物；和天然聚合物，例如糖；淀粉、纤维素和纤维素衍生物、多糖、胶原蛋白、壳聚糖、纤维蛋白、透明质酸、多肽和蛋白质。还可以使用任何以上提及的聚合物及其各种形式的混合物。
可生物降解的复合材料优选地包含在聚合物基质中，所述聚合物基质可以任选地包括任何以上聚合物。任选地且优选地，聚合物基质可以包括选自由以下组成的组的聚合物：plla(聚-l-丙交酯)、pdlla(聚-dl-丙交酯)、pldla、pga(聚乙醇酸)、plga(聚丙交酯-乙醇酸)、pcl(聚己内酯)、plla-pcl及其组合。如果使用plla，则基质优选地包含至少30％plla，更优选地至少50％以及最优选地至少70％plla。如果使用pdla，则基质优选地包含至少5％pdla，更优选地至少10％，最优选地至少20％pdla。
优选地，聚合物基质的固有粘度(iv)(独立于增强纤维)在1.2dl/g至2.4dl/g的范围内，更优选地在1.5dl/g至2.1dl/g的范围内，以及最优选地在1.7dl/g至1.9dl/g的范围内。
固有粘度(iv)是用于测量分子大小的粘度测定法。iv基于聚合物溶液通过窄毛细管的流动时间相对于纯溶剂通过该毛细管的流动时间。
矿物组合物可以任选地包括β-磷酸三钙、磷酸钙、硫酸钙、羟基磷灰石或可生物吸收的玻璃(也称为生物玻璃)。
可生物吸收的玻璃纤维可以任选地具有在以下mol.％范围中的氧化物组成：
na2o:11.0-19.0mol％.
cao:9.0–14.0mol％.
mgo:1.5–8.0mol％.
b2o3:0.5–3.0mol％.
al2o3:0–0.8mol％.
p2o3:0.1–0.8mol％.
sio2:67–73mol。.
并且更优选地在以下mol.％范围中：
na2o:12.0-13.0mol％.
cao:9.0–10.0mol％.
mgo:7.0–8.0mol％.
b2o3:1.4–2.0mol％.
p2o3:0.5–0.8mol％.
sio2:68–0mol％。.
letonentj等人先前已经描述了另外任选的玻璃纤维组合物。(actabiomaterialia9(2013)4868-4877)，该文献以其整体通过引用包括在此；这种玻璃纤维组合物可以任选地代替以上组合物或除以上组合物之外被使用。
另外的任选的可生物吸收的玻璃组合物在以下专利申请中被描述，所述专利申请如同在本文中完全阐述地通过引用据此并入，所述专利申请与本申请共同拥有并且具有共同的发明人：biocompatiblecompositeanditsuse(wo2010122098)；以及resorbableandbiocompatiblefibreglasscompositionsandtheiruses(wo2010122019)。
在本发明的更优选的实施方案中，增强填料结合到可生物吸收的聚合物，使得增强效果被保持持续延长的时期。在us2012/0040002a1和ep2243500b1中描述了这种方法，此方法讨论了一种复合材料，包括：生物相容的玻璃、生物相容的基质聚合物和能够形成共价键的偶联剂。
任选地，纤维可以与纵向轴线成一定角度(即，在对角线上)对齐，使得并且优选地，大部分增强纤维与纵向轴线成小于90°的角度对齐，可选择地小于60°，或任选地小于45°。
医用植入物复合材料结构
植入物可以选自包括以下的组：矫形销、矫形螺钉、矫形板、髓内棒(intramedullaryrod)、髋关节置换(hipreplacement)、膝关节置换(kneereplacement)、网(mesh)等。
植入物的平均壁厚度优选地在0.2mm至10mm的范围内，更优选地在0.4mm至5mm的范围内，更优选地在0.5mm至2mm的范围内，以及最优选地在0.5mm至1.5mm的范围内。
植入物优选地包括在2-20之间的复合材料带层，更优选地在2-10层之间，以及最优选地在2-6层之间。
任选地，植入物可以包括增强肋、角撑板(gusset)或支架(strut)。
肋基部厚度优选地小于邻接壁厚度的100％。更优选地，厚度小于85％，以及最优选地小于75％。肋基部厚度优选地大于邻接壁厚度的20％，更优选地大于邻接壁厚度的30％，以及最优选地大于邻接壁厚度的50％。
优选地，肋高度是邻接壁厚度的至少2.0倍，更优选地是壁厚度的至少3.0倍。
增强肋的拔模角(draftangle)优选地在0.2-0.8°之间，更优选地在0.4-0.6°之间。
优选地，肋之间的距离是邻接壁厚度的至少2倍。更优选地，邻接壁厚度至少3倍。
优选地，增强肋或其它元件将植入物的弯曲刚度增加至少20％，而不将压缩刚度或拉伸刚度增加超过10％。
任选地，沿一个轴线例如植入物的纵向轴线的肋比沿垂直轴线例如植入物的纬度轴线(latitudinalaxis)的肋高，以便有利于植入物的较容易的插入。
任选地，植入物可以包括一个或更多个凸台(boss)以适应螺钉插入。优选地，对于自攻螺钉应用，凸台是螺钉直径的2-3倍之间。凸台另外可以包括支撑性的角撑板或肋。
任选地，植入物的一个或更多个侧面可以被纹理化。
任选地，植入物可以包含围绕植入物内的孔例如螺钉或销孔以圆形布置对齐的连续纤维。
穿孔的植入物部分壁
在一些医用植入物中，合意的是，存在细胞向内生长或组织向内生长通过植入物，以便加强将植入物并入组织中，并且以便增加植入物在生理功能中的顺应性。为了进一步促进这种向内生长，在本文所描述的医用植入物的壁中具有间隙或孔是有益的。
优选地，如果存在，植入物壁中的这种穿孔包括植入物的表面积的至少10％，更优选地植入物的表面积的至少20％、至少30％、至少40％、或至少50％。
在本发明的一个任选的实施方案中，植入物是螺钉，并且螺纹的开窗包含穿孔。
在本发明的一个实施方案中，植入物包含在复合材料带之间或在构成植入物的复合材料带内的增强纤维之间的穿孔。
在优选的实施方案中，大部分穿孔在增强纤维之间，并且不穿透增强纤维。
充满骨填料的笼
在本发明的另一个实施方案中，植入物包括矫形植入物，并且植入物形成部分的或全部的容器，并且骨传导材料或骨诱导材料被包含在植入物容器内。
在优选的实施方案中，植入物容器被另外地穿孔，以便允许改进的骨向内生长到包含在植入物笼内的骨传导材料或骨诱导材料中。
在任选的实施方案中，植入物包括开口或门，通过该开口或门可以引入骨填料和/或可以发生骨向内生长。
在任选的实施方案中，植入物包括两个或更多个通过接头连接的离散部分或分离部分，使得植入物笼可以填充有骨填料材料，并且随后被组装或封闭以将骨填料捕获在内部。
具有非增强周围材料的连续纤维增强结构的框架
尽管连续纤维增强的可生物吸收的复合材料结构为医用植入物提供最佳的机械强度和刚度，但在某些情况下，医用植入物中具有不能由连续纤维增强的复合材料带制成的另外的特征或层也可能是有益的。在这种情况下，连续纤维增强的可生物吸收的复合材料结构的机械强度可以并入植入物中，但可以添加非增强聚合物的另外的部分或层来改进或定制植入物。这些部分或层优选地通过包覆成型到结构上或通过3d打印到结构上而添加到植入物。
在本发明的一个实施方案中，医用植入物包括含有连续纤维增强的可生物吸收的复合材料的结构支撑件，并且另外包括含有非增强聚合物材料的部分或层。
任选地，第二层用作包括非增强的可吸收聚合物材料的骨界面层。此外，任选地，结构支撑件和非增强的聚合物部分各自使用不同的生产技术制造。此外，任选地，结构支撑件通过机械加工、压缩模制或复合流动模制(compositeflowmolding)制造，并且界面层通过注射模制或3d打印制造；任选地，界面层被制造在预制结构支撑件的顶部上。
任选地，非增强聚合物部分是骨界面层，并且界面层的尺寸部分地或全部地由特定的患者或患者群体的骨几何形状确定。
任选地，患者或患者群体的骨几何形状通过经由成像技术例如x射线、ct、mri测量来确定。
任选地，结构支撑件的弹性模量和/或弯曲强度比非增强的聚合物部分的弹性模量和/或弯曲强度大至少20％。
任选地，植入物中的连续纤维增强的复合材料涂覆有聚合物树脂，其中复合材料中纤维上的聚合物树脂具有比可流动基质树脂更高或更低的熔融温度；或纤维上的聚合物树脂具有比可流动基质树脂更慢或更快的降解速率；或纤维上的聚合物树脂比可流动基质树脂更疏水或更亲水。
在任选的实施方案中，另外的部分或层包括增强的聚合物，但其中聚合物通过非连续纤维增强，优选地长度小于10mm的纤维，并且更优选地长度小于5mm的纤维。
在任选的实施方案中，非增强或非连续纤维增强的聚合物的另外的部分或层另外地包含添加剂。
任选地，添加剂包括骨传导材料或骨传导材料的组合，例如β-磷酸三钙、磷酸钙、羟基磷灰石、脱细胞骨(decellularizedbone)。
任选地，添加剂包括抗微生物剂或骨诱导剂。
生产方法
连续纤维增强的可生物吸收的植入物可以任选地使用本领域已知的任何方法生产。方法可以包括压缩模制、注射模制、挤出、机械加工或这些方法的任何组合。
优选地，生产之后植入物的水分含量小于50％，更优选地小于1％，甚至更优选地小于0.4％、0.2％。
低的水分含量是重要的，以便避免植入物在储存期间降解。
优选地，生产之后植入物中的残留单体含量小于3％，优选地小于2％，并且更优选地小于1％。
不希望受到单个假设所限制，其中矿物含量相对于生物复合材料植入物是高的，特别重要的是，聚合物组分主要包括聚合物，具有非常低的单体组分，因为单体组分不有助于植入物的机械功能。
植入物与周围组织接触
在本发明的任选的实施方案中，小于100％的植入物表面积与周围组织接触。这由于以下几个原因在临床上可能是合意的：
1.插入时与周围组织减少的摩擦，便于插入
2.减少的骨接触可以减少对骨表面血流的干扰
在优选的实施方案中，植入物包含高度至少0.1mm且高度小于2mm的表面突出元件(surfaceprotrusionelement)，表面突出元件与环绕植入物的组织接触。
优选地，与周围组织接触的植入物的表面积的总百分比小于80％，更优选地小于60％、50％、40％、30％。
球囊
在本发明的任选的实施方案中，植入物另外包括球囊。球囊壁优选地包括1-3层之间的增强复合材料。
植入物的制造
任何以上描述的可生物吸收的聚合物或增强的可生物吸收的聚合物可以被制造成用于本发明的任何期望的物理形式。聚合物基底可以例如通过压缩模制、浇铸、注射模制、拉挤成型(pultrusion)、挤出、缠绕成型、复合流动模制(cfm)、机械加工或本领域技术人员已知的任何其他制造技术来制造。聚合物可以被制成任何形状，比如例如板、螺钉、钉子(nail)、纤维、片、棒、钉(staple)、夹子、针、管、泡沫或适合用于医用装置的任何其他构造。
承重的机械强度
本发明特别地涉及可以被用于医学应用中的可生物吸收的复合材料，该医学应用需要高强度和与骨的刚度相当的刚度。这些医学应用需要医用植入物承受由身体施加的或施加到身体的负载的全部或部分，并且因此通常可以被称为“承重的”应用。这些应用包括骨折固定术、肌腱复置、关节置换、脊柱固定以及脊柱笼。
从本文描述的承重的医用植入物中优选的弯曲强度是至少100mpa，优选地高于400mpa，更优选地高于600mpa，以及甚至更优选地高于800mpa。用于本发明的可生物吸收的复合材料的弹性模量(或杨氏模量)优选地是至少6gpa，更优选地高于15gpa，并且甚至更优选地高于20gpa但不超过100gpa，以及优选地不超过60gpa。
持续的机械强度
需要本发明的可生物吸收的承重的医用植入物以将其机械性质(高强度和刚度)保持持续延长的时期以允许充分的骨愈合。强度和刚度优选地保持高于皮质骨的强度和刚度，分别为约150-250mpa和15-25gpa，在体内(即在生理环境中)持续至少3个月、优选地至少6个月以及甚至更优选地持续至少9个月的时期。
更优选地，弯曲强度保持高于400mpa，以及甚至更优选地保持高于600mpa。
在本发明的另一个实施方案中，医用植入物的机械强度降解速率近似于植入物的材料降解速率，如通过可生物降解的复合材料的重量损失测量的。
在优选的实施方案中，植入物在植入3个月之后保持大于50％的其机械强度，同时大于50％的材料降解，并且因此重量损失发生在植入的12个月内。
在优选的实施方案中，植入物在植入3个月之后保持大于70％的其机械强度，同时大于70％的材料降解，并且因此重量损失发生在植入的12个月内。
在优选的实施方案中，植入物在植入6个月之后保持大于50％的其机械强度，同时大于50％的材料降解，并且因此重量损失发生在植入的9个月内。
在优选的实施方案中，植入物在植入6个月之后保持大于70％的其机械强度，同时大于70％的材料降解，并且因此重量损失发生在植入的9个月内。
医用植入物的机械强度退化和材料降解(重量损失)速率可以在体内植入之后或在体外模拟植入之后测量。在体外模拟植入的情况下，模拟可以实时进行，或根据加速降解标准进行。
如本文所使用的“可生物降解的”是广义术语，包括例如聚合物的材料，聚合物由于在体内分散降解而分解。身体内可生物降解的材料的质量减少可能是被动过程的结果，被动过程被宿主组织内的物理化学条件(例如湿度、ph值)催化。在可生物降解的优选的实施方案中，身体内可生物降解的材料的质量减少还可以由于降解副产物的简单过滤或在材料的代谢(“生物吸收(bioresorption)”或“生物吸收(biobsorption)”)之后通过天然途径来消除。在任一情况中，质量减少可以造成初始外来材料的部分消除或完全消除。在优选的实施方案中，所述可生物降解的复合材料包括可生物降解的聚合物，可生物降解的聚合物由于水环境中的大分子降解而经历链断裂。
如果聚合物能够分解成可以从身体中代谢或消除而无害的小的、无毒的节段，则该聚合物在本发明的意义内是“可吸收的”。通常，可吸收的聚合物在暴露于身体组织时溶胀、水解并且降解，从而造成显著的重量损失。在一些情况中，水解反应可以被酶促催化。完全的生物吸收即完全的重量损失可能花费一些时间，尽管优选地，完全的生物吸收在24个月内、最优选地在12个月内发生。
术语“聚合物降解”意指相应聚合物的分子量的减少。关于在本发明的范围内优选地使用的聚合物，所述降解由于酯键的断裂通过游离水诱导。如例如在如实施例中描述的生物材料中使用的聚合物的降解遵循本体溶蚀(bulkerosion)的原理。因此，分子量的连续减少先于非常明显的质量损失。所述质量损失归因于降解产物的溶解度。用于确定水诱导的聚合物降解的方法是本领域熟知的，例如降解产物的滴定、粘度测定法、差示扫描量热法(dsc)。
如本文所使用的术语“生物复合材料”是由基质和纤维的增强物形成的复合材料，其中基质和纤维是生物相容的并且任选地是可生物吸收的。在大部分情况下，基质是聚合物树脂，并且更具体地是合成的可生物吸收的聚合物。纤维任选地且优选地是不同种类的材料(即，不是合成的可生物吸收的聚合物)，并且可以任选地包括矿物、陶瓷、纤维素或其它类型的材料。
临床应用
本文讨论的医用植入物通常被用于骨折复位和固定(bonefracturereductionandfixation)以恢复解剖关系。这样的固定任选地且优选地包括以下中的一种或更多种，并且更优选地包括以下中的全部：稳定固定、血液供给到骨和周围软组织的保存以及部件和患者的早期主动活动(activemobilization)。
存在几种示例性的、说明性的、非限制性类型的骨固定植入物，对于该骨固定植入物，根据本发明的至少一些实施方案描述的材料和概念可以是相关的，所述骨固定植入物如下：
骨板
骨板通常被用于在其中骨修复在一起的愈合过程期间和/或之后将骨折骨或以其他方式断裂骨的不同部分相对于彼此保持大体上静止。四肢的骨包括轴，在轴的任一端处具有头部。骨的轴通常是长形的并且具有相对圆柱形的形状。
已知提供骨板，该骨板附接到骨折骨的轴或头部和轴，以将骨的两块或更多块保持在相对于彼此大体上静止的位置中。这样的骨板通常包括以下形状，该形状具有相对的大体上平行的侧面和在相对的侧面之间延伸的多个钻孔，其中钻孔适合用于接纳销或螺钉以将板附接到骨片段(bonefragment)。
为了骨板保持骨折骨的不同部分相对于彼此静止的合适功能，骨板必须具有足够的机械强度和刚度以保持骨片段或骨块的位置。然而，它必须在低轮廓厚度轮廓内实现这些机械性质，以确保对于骨板将存在足够的空间配合在骨和周围软组织之间。骨板的厚度通常在2.0mm至8.0mm的范围内，并且更通常在2.0mm至4.0mm的范围内。板的宽度是可变的但
螺钉
螺钉被用于内部骨固定，并且基于骨折的类型和将如何使用螺钉，存在不同设计。螺钉具有用于不同大小的骨的不同大小。螺钉可以单独地被用于保持骨折，也可以与板、棒或钉子一起使用。在骨愈合之后，螺钉可以被留在原处或被移除。
螺钉是螺纹的，尽管螺纹可能是完整的或部分的。螺钉可以包括压缩螺钉、锁定螺钉和/或管状螺钉。对于较小的骨固定，螺钉外径可以小至0.5mm或1.0mm，但通常小于3.0mm。较大的骨皮质螺钉可以多达5.0mm，并且松质骨螺钉(cancellousscrew)甚至可以达到7-8mm。一些螺钉是自攻的，并且其他螺钉需要在插入螺钉之前钻孔。对于管状螺钉，中间的中空部分通常大于1mm直径，以便容纳导线。
线/销
线通常被用于将骨钉回在一起。线通常被用于将太小而不能用螺钉固定的骨块保持在一起。线可以与其他形式的内部固定结合使用，但线可以单独用于治疗小骨例如在手或脚中存在的那些骨的骨折。线或销可以在任一侧或两侧上具有用于插入或钻入骨中的尖点。
“k-线”是通常由不锈钢、钛或镍钛诺制成并且尺寸在0.5-2.0mm直径和2-25cm长度的范围内的特定类型的线。“斯式销(steinmanpins)”通常在2.0-5.0mm直径和2-25cm长度的范围内。尽管如此，用于骨固定的术语销和线在本文中可互换地使用。
锚
锚以及特别地缝合锚是用于将肌腱和韧带固定到骨的固定装置。锚包括插入骨中的锚机构和在锚中的一个或更多个孔眼、孔或环，缝线传送穿过锚。这将锚连接到缝线。插入骨中的锚可以是螺钉机构或干涉机构。锚通常在1.0-6.5mm直径的范围内。
缆线、扎带、线扎带
缆线、扎带或线扎带(wiretie)可以被用于通过环扎术(cerclage)或使骨结合在一起来进行固定。这样的植入物可以任选地将由于骨损伤或植入物轴在骨内的存在而不能使用穿透螺钉或线/销来固定的骨保持在一起。通常，这样的缆线或扎带植入物的直径任选地在1.0mm-2.0mm的范围内，以及优选地在1.25mm-1.75mm的范围内。线扎带的宽度可以任选地在1-10mm的范围内。
钉子或棒
在长骨的一些骨折中，将骨块保持在一起的最佳医学实践是通过将棒或钉子插入通常含有一些骨髓的骨的中空中心。在棒的每一端处的螺钉被用于保持骨折免于缩短或旋转，并且还将棒保持在原位，直至骨折已经愈合。在愈合完成之后，棒和螺钉可以被留在骨中。用于骨固定的钉子或棒的长度通常是20-50cm，并且直径是5-20mm(优选地9-16mm)。在钉子或棒的中间中的中空部分通常大于1mm直径，以便容纳导线。
任何以上描述的骨固定植入物可以任选地被用于固定各种骨折类型，包括但不限于粉碎性骨折、节段性骨折、非融合性骨折(non-unionfracture)、具有骨损失的骨折、近端和远端骨折、骨干骨折、截骨部位等。
实施例#1-大直径销
以下实施例描述了具有增强的生物复合材料的大直径矫形销的生产。该实施例展示了包括增强的生物复合材料的不同医用植入销在时间零(在生产之后)和在模拟降解之后两者关于弯曲模量和强度可以如何具有与每种类型的销的组成结构、几何形状和组成有关的不同的性能性质。
材料&方法
三种类型的销植入物，每种具有6mm外径和5cm长度，使用增强的复合材料来生产。复合材料包含用50％w/w、70％或85％w/w连续矿物纤维增强的pldla70/30聚合物。矿物纤维组成是约na2o14％、mgo5.4％、cao9％、b2o32.3％、p2o51.5％以及sio267.8％w/w。测试样品通过将复合材料的多层压缩模制到管状模具中来制造，在中心中具有或没有3mm销插件。每个层包含具有嵌入的单向地对齐的连续纤维的pldla聚合物。层相对于植入物的纵向轴线的取向是0°(平行于植入物的纵向轴线)、45°、0°、-45°、0°，根据植入物中层的数目以重复的方式。每个层是约0.18mm厚。对于每个销组生产三个(3)销样品。
根据修改的标准测试方法astmd790(未增强和增强的塑料和电绝缘材料的弯曲性质的标准测试方法，http://www.astm.org/standards/d790.htm，astminternational,pa,usa)，在拉伸测试系统(220q1125-95，testresources，mn，usa)中测试植入物样品的弯曲强度、弯曲模量和最大弯曲负载。根据修改的astmf1635(用于外科植入物的水解可降解的聚合物树脂和制造形式的体外降解测试的标准测试方法，http://www.astm.org/standards/f1635.htmastminternational,pa,usa)，在模拟体外降解最初和之后进行测试，其中样品在模拟体液(sbf)，142na+、5k+、1.5mg2+、2.5ca2+、147.8cl-、4.2hco3-、1hpo43-、0.5so42-mol/m3中温育，在50℃的温度持续5天，同时以30rpm摇动。使用5kn负载传感器(loadcell)和用于三点弯曲测试的适当的夹具进行机械测试。样品跨度在测试开始时是40mm，并且十字头速度被设定在2mm/min。记录样品的尺寸、重量和密度。
在au溅射的情况下以及在没有au溅射的情况下，并且使用se检测器或bse检测器，在几个放大率捕获植入物样品的横截面的扫描电子显微镜(sem)(feiquantafeg250,holland)图像。imagejtm(nih图像处理软件,http://www.imagej.nih.gov/ij/nationalinstituteofhealth,maryland,usa)被用于计算或测量以下参数：
1.纤维之间的距离
2.层之间的距离
3.每层的纤维数
4.纤维直径
5.曲率切向角(tangentialangletocurvature)
matlab(http://www.mathworks.com/products/matlab/mathworks,ma,usa)被用于计算或测量以下参数：
1.植入物的横截面内的纤维的体积分布
结果
表1a示出了由如以上描述的三种不同类型的增强复合材料制成的植入销的机械性能结果。这些植入物的结构性质通过以上讨论的生产方法描述，并且这些植入物的内部组成在相关图像中看到。与植入物的内部组成结构相关的几个参数的定量可以在表1b中看到。
表1a：植入物的机械性质和本体性质的平均值和标准偏差(n＝3)。
用od6mm、85％w/w纤维生产的全销样品严重缺乏内聚强度(cohesivestrength)，这可能是由于纤维层之间不充分量的聚合物键合。这些样品在负载到拉伸测试系统上期间失效，并且因此没有记录机械性质结果。在图27和图28中可以看到这些销的图像，图27和图28示出了大量纤维并且没有聚合物。
如在表1a中可以看到的，在50℃在sbf中温育持续5天，这加速降解速率，造成全销50％w/w、全销70％w/w和中空销6mm的模量分别降低26％、53％和41％。在50℃在sbf中温育持续5天，这加速降解速率，造成全销50％w/w、全销70％w/w和中空销6mm的弯曲强度分别下降51％、62％和45％。在50℃在sbf中温育持续5天，这加速降解速率，造成全销50％w/w、全销70％w/w和中空销6mm的最大弯曲负载分别下降51％、53％和42％。
表1b：与两种类型的生物复合材料销内的增强纤维和生物复合材料层相关的测量的结构参数。
不希望受限于单个假设，据信在此实施例(实施例1)中看到的增强纤维含量、直径、分布以及层中布置是原因或至少是显著贡献的因素。
具体地，关于增强纤维，增加增强纤维含量可以积极地有助于医用植入物的机械性质，如通过与用50％纤维生产的样品相比用70％纤维生产的较强和较刚性的样品所看到的。然而，70％纤维植入物似乎以更快的速率损失机械性质。因此，这些量的纤维中的每一种存在潜在的益处。超过某一点，过高的纤维含量可能造成植入物的失效，如用85％纤维销所观察到的。
实施例#2-小直径销
以下实施例描述了具有增强的生物复合材料的小直径矫形销的生产。该实施例展示了包括增强的生物复合材料的不同医用植入销在时间零(在生产之后)和在模拟降解之后(例如在插入身体后)两者关于弯曲模量和强度可以如何具有与每种类型的销的组成结构、几何形状和组成有关的不同的性能性质。
材料&方法
三种类型的销植入物，每种具有2mm外径和5cm长度，使用增强的复合材料来生产。复合材料包含用50％w/w或70％w/w连续矿物纤维增强的pldla70/30聚合物。矿物纤维组成是约na2o14％、mgo5.4％、cao9％、b2o32.3％、p2o51.5％以及sio267.8％w/w。测试样品通过将复合材料的多层压缩模制到管状模具中来制造，在中心中具有或没有1mm销插件。每个层包含具有嵌入的单向地对齐的连续纤维的pldla聚合物。层相对于植入物的纵向轴线的取向是0°(平行于植入物的纵向轴线)、45°、0°、-45°、0°，根据植入物中的层的数目以重复的方式。每个层是约0.18mm厚。对于每个销组生产三个(3)销样品。
根据修改的标准测试方法astmd790(未增强和增强的塑料以及电绝缘材料的弯曲性质的标准测试方法，http://www.astm.org/standards/d790.htm,astminternational,pa,usa)，在拉伸测试系统(220q1125-95，testresources，mn，usa)中测试植入物样品的弯曲强度、弯曲模量和最大弯曲负载。根据修改的astmf1635(用于外科植入物的水解可降解聚合物树脂和制造形式的体外降解测试的标准测试方法，http://www.astm.org/standards/f1635.htmastminternational,pa,usa)，在模拟体外降解最初和之后进行测试，其中样品在模拟体液(sbf)，142na+、5k+、1.5mg2+、2.5ca2+、147.8cl-、4.2hco3-、1hpo43-、0.5so42-mol/m3中温育，在50℃的温度持续5天，同时以30rpm摇动。使用500n负载传感器和用于三点弯曲测试的适当的夹具进行机械测试。样品跨度在测试开始时是40mm，并且十字头速度被设定在2mm/min。记录样品的尺寸、重量和密度。
在au溅射的情况下以及在没有au溅射的情况下，并且使用se检测器或bse检测器，在几个放大率捕获植入物样品的横截面的扫描电子显微镜(sem)(feiquantafeg250,holland)图像。imagejtm(nih图像处理软件,http://www.imagej.nih.gov/ij/，nationalinstituteofhealth,maryland,usa)被用于计算或测量以下参数：
1.纤维之间的距离
2.层之间的距离
3.每层的纤维数
4.纤维直径
5.曲率切向角
matlab(http://www.mathworks.com/products/matlab/,mathworks,ma,usa)被用于计算或测量以下参数：
1.植入物的横截面内纤维的体积分布：通过将图像中的整个纤维面积求和除以图像中整个植入物横截面的面积来计算纤维与聚合物的百分比。纤维与聚合物的百分比＝整个横截面的纤维面积的总和*100
结果
表2a示出了如以上描述生产的三种不同类型的增强复合材料植入销的机械性能结果。这些植入物的结构性质通过以上讨论的生产方法描述，并且这些植入物的内部组成在相关图像中看到。与植入物的内部组成结构相关的几个参数的定量可以在表2b、表2c和表2d中看到。
表2a.植入物的机械性质和本体性质的平均值和标准偏差(n＝3)。
在50℃在sbf中温育持续5天，这加速了降解速率，造成全销50％w/w、全销70％w/w和中空销2mm的弯曲强度分别下降54％、27％和73％。在50℃在sbf中温育持续5天，这加速了降解速率，造成全销50％w/w、全销70％w/w和中空销2mm的最大弯曲负载分别下降52％、27％和71％。在50℃在sbf中温育持续5天，这加速了降解速率，造成全销70％w/w和中空销2mm50％w/w的弯曲模量分别下降32％和29％。
表2b:与生物复合材料销内的增强纤维和生物复合材料层相关的测量的结构参数
表2c:如从od2mm、50％w/w纤维的生物复合材料全销植入物的横截面中测量的纤维的测量的体积百分比(见图11)
表2d:如从od2mm、id1mm、50％w/w纤维的生物复合材料全板植入物的横截面中测量的纤维的测量的体积百分比(见图15)
不希望受限于单个假设，据信在此实施例(实施例2)中看到的增强纤维含量、直径、分布以及层中的布置是原因或至少是显著贡献的因素。
此实施例还建议不同的植入物部件几何形状之间(在全销和中空销之间)的潜在结构差异，其中任选地可能的是，取决于植入物的形状和植入物在其生产期间被暴露的力，生物复合材料植入物中的增强纤维层以不同的方式布置和对齐自身。
实施例#3-板
以下实施例描述了具有增强的生物复合材料的矫形薄板的生产。此实施例展示了包括增强生物复合材料的不同医用植入板在时间零(在生产之后)和在模拟降解之后两者关于弯曲模量和强度具有与每种类型的板的组成结构、几何形状和组成有关的不同的性能性质。
材料&方法
四种类型的板植入物，每种具有2mm的厚度、12.8mm的宽度和6cm长度，使用增强的复合材料来生产。复合材料包含用50％w/w或70％w/w连续矿物纤维增强的pldla70/30聚合物。矿物纤维组成是约na2o14％、mgo5.4％、cao9％、b2o32.3％、p2o51.5％以及sio267.8％w/w。测试样品通过将复合材料的多层压缩模制到矩形模具中来制造。每个层包括具有嵌入的单向地对齐的连续纤维的pldla聚合物。层相对于植入物的纵向轴线的取向是0°(平行于植入物的纵向轴线)、45°、0°、-45°、0°，根据植入物中的层的数目以重复的方式。每个层是约0.18mm厚。对于无定形板，连续纤维被切割成小块、混合并且模制。对于每个板组生产三个(3)板样品。
根据修改的标准测试方法astmd790(未增强和增强的塑料以及电绝缘材料的弯曲性质的标准测试方法，http://www.astm.org/standards/d790.htm,astminternational,pa,usa)，在拉伸测试系统(220q1125-95，testresources，mn，usa)中测试植入物样品的弯曲强度、弯曲模量和最大弯曲负载。根据修改的astmf1635(用于外科植入物的水解可降解聚合物树脂和制造形式的体外降解测试的标准测试方法，http://www.astm.org/standards/f1635.htmastminternational,pa,usa)，在模拟体外降解最初和之后进行测试，其中样品在模拟体液(sbf)，142na+、5k+、1.5mg2+、2.5ca2+、147.8cl-、4.2hco3-、1hpo43-、0.5so42-mol/m3中温育，在50℃的温度持续5天，同时以30rpm摇动。使用5kn负载传感器和用于三点弯曲测试的适当的夹具进行机械测试。样品跨度在测试开始时是40mm，并且十字头速度被设定在2mm/min。记录样品的尺寸、重量和密度。
在au溅射的情况下以及在没有au溅射的情况下，以几个放大率并且使用se检测器或bse检测器捕获植入物样品的横截面的扫描电子显微镜(sem)(feiquantafeg250,holland)图像。imagejtm(nih图像处理软件,http://www.imagej.nih.gov/ij/，nationalinstituteofhealth,maryland,usa)被用于计算或测量以下参数：
1.纤维之间的距离
2.层之间的距离
3.每层的纤维数
4.纤维直径
5.曲率切向角
matlab(http://www.mathworks.com/products/matlab/,mathworks,ma,usa)被用于计算或测量以下参数：
1.植入物的横截面内纤维的体积分布
结果
表3a示出了如以上描述生产的三种不同类型的增强复合材料植入销(板)的机械性能结果。这些植入物的结构性质通过以上讨论的生产方法描述，这些植入物的内部组成在相关图像中看到。与植入物的内部组成结构相关的几个参数的定量可以在表3b中看到。
表3a：植入物的机械性质和本体性质的平均值和标准偏差(n＝3)。
在50℃在sbf中温育持续5天，这加速了降解速率，造成全板50％w/w和全板70％w/w的弯曲模量分别下降27％和53％。在50℃在sbf中温育持续5天，这加速了降解速率，造成全板50％w/w和全板70％w/w的弯曲强度分别下降58％和76％。
在50℃在sbf中温育持续5天，这加速了降解速率，造成全板50％w/w和全板70％w/w的最大弯曲负载分别下降50％和62％。
对于此几何形状和生产方法，看起来纤维含量从50％w/w增加到70％w/w增加初始机械强度但加速降解过程。
相对于连续定向的纤维，如在无定形板中存在的短的非定向纤维造成对于相似的密度和生产条件，模量、弯曲强度和最大负载降低46％、65％和66％。
表3b:与生物复合材料板内的增强纤维和生物复合材料层相关的测量的结构参数。
实施例#4-降解差异
以下实施例描述了用增强的生物复合材料生产的矫形植入物的降解。该实施例展示了包括增强的生物复合材料的不同医用植入物在模拟降解之后在关于材料损失和溶胀比的性能性质方面可以如何不同。如意图用于以下的用于骨固定的可吸收矫形植入物，理想地需要保持其强度持续骨愈合所需要的时期，并且然后在该可吸收矫形植入物被骨替代时逐渐地降解并且失去其强度。材料重量损失是降解速率的指示。溶胀比是构象变化、亲水性的指示以及孔隙率的指示。两个参数的控制对于植入物设计是重要的。
材料&方法
使用如实施例1-3所描述的增强的复合材料生产销植入物和板植入物。复合材料包含用50％w/w或70％w/w连续矿物纤维增强的pldla70/30聚合物。矿物纤维组成是约na2o14％、mgo5.4％、cao9％、b2o32.3％、p2o51.5％以及sio267.8％w/w。测试样品通过将复合材料的多层压缩模制到适当的模具中来制造。每个层包含具有嵌入的单向地对齐的连续纤维的pldla聚合物。层相对于植入物的纵向轴线的取向是0°(平行于植入物的纵向轴线)、45°、0°、-45°、0°，根据植入物中的层的数目以重复的方式。每个层是约0.18mm厚。对于每个组生产三个(3)植入物样品。
根据修改的astmf1635，在模拟体外降解最初和之后称量植入物样品，其中样品在模拟体液(sbf)，142na+、5k+、1.5mg2+、2.5ca2+、147.8cl-、4.2hco3-、1hpo43-、0.5so42-mol/m3中温育，在50℃温度持续5天，同时以30rpm摇动。然后将样品在真空干燥器中干燥过夜，并且再次称重。材料百分比损失被计算为(初始重量-干燥重量/初始重量*100。溶胀比被计算为(温育结束时的重量-干燥重量)/干燥重量*100。
结果
表4示出了如以上描述生产的不同类型的增强的复合材料植入物的重量测量结果。
表4：植入物重量测量的平均值和标准偏差以及计算的材料损失和溶胀比(n＝3)。测量是在实验开始时(t0)、在50℃、30rpm(5天)在sbf中降解5天之后以及在干燥器中脱水过夜(干燥)之后的重量。
在2mm销和板中，矿物纤维浓度从50％增加到70％，材料损失和溶胀比随着时间的推移分别增加了～110％和多于40％。如通过相对材料损失测量的相对降解，看起来在管状植入物中相比于非管状设计更快。
在6mm销中，矿物纤维浓度从50％增加到70％，还造成降解的增加，如通过材料损失％测量的。在6mm管状销中，相对降解的增加还可以通过相对于全销74％的溶胀比增加来注意到。
实施例5-矿物含量
在当前实施例中，生物复合材料植入物样品被证明包含50％、60％和70％的矿物含量。这些样品具有高矿物含量和高机械性质两者。
该实施例进一步证明了医用植入物的机械性质在模拟生物吸收的时间＝0和5天之后之间的差异。在许多情况下，具有50％矿物含量的植入物的机械性质(包括弯曲模量、弯曲强度和最大负载)在时间＝0低于具有较高矿物含量的相应植入物的机械性质。然而，在模拟生物吸收5天之后，具有较高矿物含量(60％或70％)的植入物的机械性质比50％矿物含量的植入物进一步下降。这样，与较高矿物含量的植入物相比，50％矿物含量的植入物的长期性能将被改进。然而，初始较强的植入物可以用较高的矿物含量实现。
方法&材料
生产了三种类型的生物复合材料植入物：外径2mm的销、外径6mm的销和矩形板(60mm×27mm×1.5mm)。每个样品具有7cm长度。复合材料包含用50％w/w、60％w/w或70％w/w连续矿物纤维增强的pldla70/30聚合物。矿物纤维组成是约na2o14％、mgo5.4％、cao9％、b2o32.3％、p2o51.5％以及sio267.8％w/w。测试样品通过将复合材料的多层压缩模制到管状模具或矩形模具中来制造。每个层包含具有嵌入的单向地对齐的连续纤维的pldla聚合物。层相对于植入物的纵向轴线的取向是0°(平行于植入物的纵向轴线)、45°、0°、-45°、0°，根据植入物中的层的数目以重复的方式。每个层是约0.18mm厚。对于每个组生产三个(3)样品。在三点弯曲测试中测试机械性质。
结果
实施例6-示出各个实施方案的另外的附图
图30示出了可以用于在包括连续纤维增强层的医用植入物中形成层的类型的连续纤维增强带。俯视图(3000)示出了在可生物吸收的聚合物基质内包含沿单个方向对齐的增强纤维的复合材料带的单个条带。在连续纤维增强的复合材料带的特写俯视图(3002)中可以更清楚地看到可生物吸收的聚合物基质(3008)内的散布的增强纤维(3006)。增强纤维可以作为单独的纤维存在，或以每束几根增强纤维的束存在。连续纤维增强带(3004)的横截面图示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质(3012)内的对齐的增强纤维(3010)的束。纤维优选地不破坏可生物吸收的聚合物基质的表面。
图31示出了连续纤维增强带(200)的剖视三维视图。剖视图示出了嵌入可生物吸收的聚合物基质(204)内的对齐的增强纤维(202)。
图32a示出了包括以不同角度的三层单向纤维的增强的可生物吸收的复合材料片(300)的俯视图。每个层可以任选地包括图30中描绘的类型的连续纤维增强带。展开视图(302)示出了植入物内不同角度的单向纤维的层。一个层(304)在纵向轴线中对齐，一个层(306)与纵向轴线的右边成一定角度对齐，并且一个层(308)与纵向轴线的左边成一定角度对齐。
图32b示出了包括以不同角度的三层单向纤维的增强的可生物吸收的复合材料结构(310)的剖视图。一个层(312)在纵向轴线中对齐，一个层(314)与纵向轴线的右边成一定角度对齐，以及一个层(316)与纵向轴线的左边成一定角度对齐。每个层包括嵌入可生物吸收的聚合物基质(320)内的增强连续纤维(318)。
图33示出了连续纤维增强的复合材料医用植入物的壁。植入物壁包括彼此以垂直角度对齐的两层单向连续纤维增强的复合材料带层(402&404)，。医用植入物壁另外包括穿孔(406)，以允许组织穿透到植入物中或穿过植入物。
图34示出了由连续纤维增强的复合材料医用植入物壁(500)组成的骨填料笼，该骨填料笼另外包含穿孔(502)，以允许组织和细胞向内生长到包含在骨填料笼内的骨填料材料(504)中。骨填料笼任选地包括单独的门以关闭笼(506)。
图35示出了可生物吸收的管状螺钉(600)，其是包括以下两个部分的医用植入物：连续纤维增强的可生物吸收的复合材料圆柱形芯(602)和可生物吸收的聚合物螺纹(604)，可生物吸收的聚合物螺纹随后被模制或3d打印在连续纤维芯的顶部上。这是可生物吸收的医用植入物的示例，其中大量或大部分机械强度由连续纤维增强部分提供，该连续纤维增强部分用作机械支撑件或结构，但其中另外的植入物特征包括不是连续纤维增强的并且还可以直接地模制或打印到纤维增强的复合材料上的材料。
实施例7-矿物含量
在当前实施例中，生物复合材料植入物样品被证明包含50％、60％和70％的矿物含量。这些样品具有高矿物含量和高机械性质两者。
方法&材料
生产了三种类型的生物复合材料植入物：外径2mm的销、外径6mm的销和矩形板(60mm×27mm×1.5mm)。每个样品具有7cm长度。复合材料包含用50％w/w、60％w/w或70％w/w连续矿物纤维增强的pldla70/30聚合物。矿物纤维组成是约na2o14％、mgo5.4％、cao9％、b2o32.3％、p2o51.5％以及sio267.8％w/w。测试样品通过将复合材料的多层压缩模制到管状模具或矩形模具中来制造。每个层包含具有嵌入的单向地对齐的连续纤维的pldla聚合物。层相对于植入物的纵向轴线的取向是0°(平行于植入物的纵向轴线)、45°、0°、-45°、0°，根据植入物中的层的数目以重复的方式。每个层是约0.18mm厚。对于每个组生产三个(3)样品。在三点弯曲测试中测试机械性质。
结果
实施例8-矿物含量和持续强度
在当前实施例中，生物复合材料植入物样品被证明包含58％和68％的矿物含量。这些样品具有高矿物含量和高机械性质两者。
方法&材料
生物复合材料矩形板植入物被生产具有12.7mm×60mm×2.0mm的尺寸。复合材料包含用58％w/w或68％w/w矿物纤维增强的pldla70/30聚合物。矿物纤维组成是约na2o14％、mgo5.4％、cao9％、b2o32.3％、p2o51.5％以及sio267.8％w/w。测试样品通过将复合材料压缩模制到矩形模具中来制造。增强矿物纤维具有短切性质(choppednature)，其中纤维节段长度主要在5-10mm的范围内。每个板的板重量平均是2.75g。对于每个组生产十个(10)样品。根据astmd790在三点弯曲测试中测试机械性质，其中在时间零(t＝0天)测试来自58％组和68％组中的每一个的5个样品，并且在pbs中根据修改的astmf1635(t＝5天，在37℃，60rpm)在模拟体外降解5天之后测试来自58％组和68％组中的每一个的5个样品。
机械测试使用5kn负载传感器和用于三点弯曲测试的适当的夹具进行。样品跨度在测试开始时是40mm，并且十字头速度被设定在2mm/min。记录样品的尺寸和重量。
结果
58％矿物板相比于68％板在t0具有略微较高的弯曲强度。在相同条件下在pbs溶液中5天之后，58％板的弯曲强度降低了32％，而68％板的弯曲强度降低了42％。尽管此测试在模拟降解仅仅几天之后进行，但存在明显的趋势表明，将纤维含量增加到高于60％将随着时间的推移降低弯曲强度并且增加机械强度损失速率。
将领会的是，为了清楚起见，在独立的实施方案的上下文中描述的本发明的各种特征还可以在单个实施方案中组合提供。相反，为了简略起见，在单个实施方案的上下文中描述的本发明的各种特征还可以单独提供或以任何合适的子组合提供。本领域技术人员还将理解，本发明不限于本文以上已经被具体示出和描述的内容。而是，本发明的范围仅由随后的权利要求书来限定。
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