半合成复合材料制成的骨接合装置或植入物，及生产方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及包含无机部分和有机部分且pH为7‑7.4的半合成复合材料，其中所述有机部分是交联的，还涉及用于生产这种材料的方法以及由半合成复合材料制成的骨接合装置或植入物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过结构改变天然海洋生物材料的组分，尤其是海洋软体动物门如大珠母贝(Pinctada maxima)、合浦珠母贝(Pinctada margaritifera)、长砗磲(Tridacnae maxima)、库氏砗磲(Tridacnae gigas)和其他珠母贝(Pinctada)种的真珠质文石层获得的半合成复合材料。本专利技术还涉及用所述半合成复合材料生产骨接合装置和植入物。
技术介绍
除了通过外部途径减少骨折，对骨折最常用的方法是骨接合，其涉及使用由不锈钢或钛合金、钴合金等制成的板、螺钉、钉状物和外固定器来重整骨折片段以固定骨折部分，从而允许形成纤维软骨愈伤组织。在巩固期间矫形材料的存在产生新的机械和代谢环境，因为一方面骨接合材料的机械和物理性质(尤其是杨氏模量、弯曲强度、弹性、硬度、密度)与骨不同，另一方面它承受人体内循环液体的盐环境的腐蚀作用，该作用释放金属微粒、离子和各种金属盐。这之后出现炎症现象，导致在植入物周围形成纤维包膜并产生疼痛、水肿、感染、瘘管、脓肿、骨吸收和死骨，这些体征可能在植入材料几个月后出现。因此，在之前仅2年植入矫形材料的一些患者中，可能在骨接合材料周围获取的组织样品中观察到较高比例的金属夹杂物、慢性炎症、氧化还原反应、电偶腐蚀、纤维化、金属沉着病或组织坏死，这是因为板降解以及有毒金属离子如钴、铝等的释放。鉴于骨接合材料的金属性质，一般难以处理手术部位的感染，因为金属的特性是不可渗透，因此阻止治疗剂的扩散。已经可能表明，在弯曲板以使其适合植入位点的骨轮廓的形状期间，由于骨和金属在物理和化学特性上的差异，这造成由循环液体的作用和机械应力加剧的裂隙和早期断裂。此外，外科手术几个月甚至几年后，有时可能因为固定螺钉移动而观察到板的迁移，因为金属的摩擦性能由于其性质难以改变。实际上，对金属表面状态的任何改变可能使其容易腐蚀，并可能改变其机械性能。为了改进骨接合材料和金属植入物的摩擦性能，通过使用等离子体喷枪的烧结方法用羟基磷灰石涂层覆盖它们，以使骨愈合期间化生骨粘附至界面。然而，在大多数情况下，涂层变得松散，纤维组织形成，这造成骨接合材料或植入物的移动。最初，一旦临床和影像学确认骨折已经巩固，骨接合材料意欲被移除。然而，在大量病例中，骨接合材料留在原地，因为为了移除它的新外科手术需要进一步住院，且几乎与第一次相同的外科手术具有与任何外科干预相关的常见并发症，更不用说骨。实际上，由于板的压力造成缺少血管形成，移除骨接合材料在骨上留下钻孔和变薄的皮质。这造成具有骨折可能性的手术部位的二次弱化。一些情况由于以下原因需要紧急移除骨接合材料：患者的抱怨、局部疼痛、材料突出、局部感染、假关节、材料的迁移和破裂、植入物周围的骨折、毒性和过敏。在需要外科手术管理的锁骨骨折情况下，由于皮下情况、血管和神经例如臂丛神经和锁骨下动脉的存在，以及由于板对扁骨的压力造成的缺血引起的假关节风险，移除也几乎是必须的。在小儿矫形外科手术(其不遵循与成人外科手术的那些相同的规则)中，移除也是必要的，尤其是当骨折涉及长骨的骨骺-骨干区域，儿童的该区域包含干骺端(引起骨生长的接合软骨的位置)。骨接合材料以该水平在太长时间内的持续存在将危及肢体生长。这也是为什么在儿童中在早期移除矫形材料以避免这种缺点的原因。这样做时，有时观察到由骨弱化造成的假关节和骨折，更不用说与移除材料相关的并发症。还已知在通过骨接合治疗骨折时，骨的巩固过程被改变。实际上，当植入由金属、合金或任何其他材料制成的板和螺钉时，需要抽空骨折血肿，尽管它包含所有骨感受态细胞(osteocompetent cell)以及分子如有丝分裂物质、生长因子如TGFβ、普遍存在的生长调节蛋白和PDGF。这种血肿还包含骨诱导因子BMP、FGF、IGF和由骨折破坏的毛细血管内皮基底层释放的周皮细胞形式的重要元件，所述重要元件变得参与刺激血管生成、合成胶原蛋白、蛋白多糖和骨钙素以及启动吞噬作用的过程。所有这些因子的缺乏将明显减缓骨愈伤组织的产生。并且，鉴于在骨接合的骨折巩固期间，重塑必须持续至少18个月这一事实，在该日期前移除矫形材料(无论什么原因)增加并发症如骨折、假关节或感染的风险。总之，骨接合材料的移除需要在已经遭受骨和周围组织的第一次侵入性外科手术后的创伤部位进行新外科手术，产生干扰最初解剖的恢复和复原的瘢痕变化，并阻止解剖学结构的检测。所有这些与骨接合的定义背道而驰，骨接合的策略是将断骨合并至解剖学位置而没有植入失败的风险，尽管所有这些产生社会-经济影响。因此，真正需要骨接合材料，其最佳调节至骨折部位，能够永久保持在那里，并为与现存金属骨接合材料的存在和/或移除相关的问题，例如毒性释放、假体周围组织的金属沉着症、全身效应和骨的弱化，提供另一种解决方案。专利技术简述专利技术人已经表明可以从天然复合生物材料获得满足这些要求的材料，所述复合材料是选自大珠母贝、合浦珠母贝、长砗磲、库氏砗磲和其他珠母贝种的双壳软体动物的真珠质文石层。他们还已经证明这种生物材料可用于生产骨接合装置和植入物，例如：骨接合板和螺钉、截骨楔形物、凹面镇压器(diabolo)、椎间楔子和融合器(cage)、髓内钉、肱骨和股骨头、关节腔、胫骨坪、股骨髁、椎骨体、半上颌骨、听骨链的骨、用于韧带和/或肌腱恢复的手术锚定器、用于小片段粉碎性骨折的骨接合恢复的夹板、作为永久性自体移植的膜保持螺钉和牙科植入物。选自包含大珠母贝、合浦珠母贝、长砗磲、库氏砗磲和其他珠母贝种的组的双壳软体动物的真珠质文石层是生物来源的具有复合结构的有机和无机复合材料。实际上，这些双壳软体动物的真珠质文石层以矿物组分和有机组分之间交替的层状结构的形式存在，所述矿物组分由文石(在斜方晶系中结晶的片状结构的碳酸钙)的纳米晶体组成，所述有机组分由三维晶格结构的直链和支链生物聚合物组成。该组装物赋予生物材层状结构，其特别适合阻止破裂的力和影响的吸收和分布。已经表明，层状结构的强度与有机组分相关，刚性与矿物组分相关，且所述聚合物呈现用于吸收和驱散打破能量的理想结构。然而，壳瓣(valve)尤其是真珠质文石层的发育和生长过程可能由于以下原因改变：内源因素，例如软体动物彼此之间不同的生理学和病理生理学，以及外源因素，例如生境、海洋环境的变化、水温、浮游动物和浮游植物的组成、病原体的攻击性和捕食者。这导致组分的宏观、微观和纳米结构布置以及文石质量的改变，对其机械性能产生影响，因为这个原因，各壳瓣之间的机械性能不可重复。已经可以通过工程化表明，构成生产复合层状结构的标准的10/1比例(即400纳米的硬结构对应40纳米的软结构的比例)的结构布置以获得三维材料，如上述软体动物的海洋文石，所述结构布局引起文石型仿生合成材料的生产，重现有机-无机界面的交替结构。此外，分离并联合文石的无机片层的有机晶格的特殊性质在于它具有在其厚度上相连的不同直径的互相连接的孔这一事实，赋予其连续孔隙度和具有开放的孔的开孔率。骨是粘弹性材料，其粘度特性是因为充满它的组织液的存在，尤其因为其组分中包含的生物聚合物例如胶原蛋白、糖胺聚糖和蛋白多糖的存在。粘弹性在新鲜皮质骨(即用组织液(血浆、血清等)浸渍的骨)中比在干的骨中更加明显。这对本专利技术主题的软体动物的真珠质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半合成复合材料，其是选自大珠母贝、合浦珠母贝、长砗磲、库氏砗磲和其他珠母贝种的双壳软体动物的真珠质文石层，所述材料包括无机部分和交联的有机部分且pH为7‑7.4。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.10 FR 14502041.一种半合成复合材料，其是选自大珠母贝、合浦珠母贝、长砗磲、库氏砗磲和其他珠母贝种的双壳软体动物的真珠质文石层，所述材料包括无机部分和交联的有机部分且pH为7-7.4。2.用于从包含无机部分和有机部分的天然复合材料生产半合成复合材料的方法，其特征在于所述天然复合生物材料是选自大珠母贝、合浦珠母贝、长砗磲、库氏砗磲和其他珠母贝种的双壳软体动物的真珠质文石层，以及所述方法包括改变pH的步骤和交联所述天然复合生物材料的有机部分的步骤。3.用于生产由权利要求1所述的半合成复合材料制成的骨接合装置或植入物的方法，包括以下步骤：a)选择软体动物的壳瓣，所述壳瓣预先暴露它们的真珠质文石层，所述软体动物选自包含大珠母贝、合浦珠母贝、长砗磲、库氏砗磲和其他珠母贝种的组；b)切割预成型件并生产骨接合材料，如果合适的话在数字建模之后，c)改变pH并交联，和d)改变表面状态。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述改变pH的步骤通过浸泡在达到沸点的微生物控制的自来水浴中进行。5.根据权利要求2-4任一项所述的方法，其中所述交联步骤借助交联剂例如核黄素，其光化性暴露于UVA、或维生素C、多元醇例如甘露醇和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·坎普拉塞，S·坎普拉塞，
申请(专利权)人：MBP毛里求斯有限公司，
类型：发明
国别省市：毛里求斯;MU