一种可降解镁合金与可降解聚合物复合材料的制备方法技术

一种可降解镁合金与可降解聚合物复合材料的制备方法，将可降解金属镁或镁合金作为金属基板，并对可金属基板进行处理，使可降解金属镁或镁合金的金属基板上布满不同形状和孔隙率的三维贯通的孔隙；本发明专利技术以可降解金属镁或镁合金作为基体材料，可降解镁或镁合金与可降解聚合物之间通过交叉贯通的三维孔隙紧密结合在一起，其整体力学性能远高于单一的可降解聚合物，能够满足大多数骨填充、骨修复、骨移植等应用的要求，在人体体液腐蚀环境下医用镁或镁合金实现降解，能够促进钙的沉积和骨细胞的形成、加速骨的愈合，增加了生物活性；复合材料在降解过程中还能够自动形成多孔组织，有利于新骨组织的长入和骨细胞的增值繁衍，缩短骨组织的康复时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物医用材料
，尤其是一种可降解镁合金与可降解聚合物复合材料的制备方法。
技术介绍
骨科植入材料目前已成为骨移植、骨缺损的填充和修复手术所不可缺少的材料，不锈钢、钴铬合金及钛合金是目前使用最广泛的人体骨组织替代材料，这些金属材料强度高、易于保存、加工工艺成熟，容易加工成各种形状以适应骨的外形轮廓。研究表明，生物材料的弹性模量对于骨植入至关重要。由于这些金属植入材料与人骨头在弹性模量方面存在较大差异，即其弹性模量(110～220GPa)与人骨头的模量(10～40GPa)不匹配，因此生物材料与人骨力学性能的不匹配会导致“应力屏蔽”现象，长期使用时可能引起骨质疏松或植入体的提前失效。此外，作为短期植入材料如骨固定材料，由于这些金属材料在人体内无法降解，当骨组织愈合后，需要通过二次手术取出，因此增加了患者痛苦及医疗费用负担。为了解决这一问题，需要获得低弹性模量的医用金属材料，实体材料的多孔化可以显著降低材料的弹性模量，达到与人骨头在弹性模量上的匹配。多孔钛或钛合金在弹性模量方面与人骨头很接近，力学性能可调，具有较好的骨科应用潜力，但是由于其弹性模量和强度较低，无法满足对力学性能要求高的骨植入需要，但主要是通过改变钛丝直径和孔隙率来调节复合材料的强度，绕制成大孔径和大孔隙率的骨架时，其强度低，导致其制成的复合材料强度有限。目前临床使用的可降解聚合物力学性能低，只能适用于松质骨和非承载骨的骨折或切骨术中的内固定，还不能满足人体皮质骨或完全负重骨固定的临床需要，因此应用范围窄。针对上述材料及临床应用存在的问题，我们在大量研究工作的基础上，制备出了可降解镁合金与可降解聚合物的复合材料料。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种可降解镁合金与可降解聚合物复合材料的制备方法。本专利技术的技术方案为：一种可降解镁合金与可降解聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将可降解金属镁或镁合金作为金属基板，并对可降解镁或镁合金的金属基板进行处理，使可降解金属镁或镁合金的金属基板上布满不同形状和孔隙率的三维贯通的孔隙；2)将布满三维贯穿的孔隙的金属基板放入封闭的模具中，在温度为80～250℃条件下将熔融的可降解聚合物压入可降解镁或镁合金的三维贯穿的孔隙中；3)、在温度为80～250℃，压力为10～150MPa的条件下保持0.3～15分钟，脱模冷却后，切除镁或镁合金的金属基板孔隙外的残留的聚合物，得到可降解镁或镁合金与可降解聚合物的复合材料。所述的可降解镁或镁合金与可降解聚合物的复合材料的压缩强度为80～250MPa，弹性模量10～40GPa，并且该复合材料在人体体液腐蚀下随着骨组织的康复逐步降解，最终被人体吸收并排除体外，不需要二次手术取出。上述技术方案中，步骤2)中可降解聚合物为聚乳酸(PLA)、左旋聚乳酸(PLLA)、聚羟基乙酸(PGA)、聚已内脂(PCL)、聚乳酸共聚物(PLGA)、聚对二氧环已酮(PDO)中的任意一种或几种的混合。所述可降解金属镁或镁合金的金属基板的孔径为0.2～5mm，孔隙率为21％～70％。上述技术方案中，步骤1)中，通过激光打孔或3D打印成孔或数控钻孔的方式对金属基板进行处理，得到充满三维贯通的孔隙的金属基板。本专利技术的有益效果为：1、以力学性能较高的可降解金属镁或镁合金作为基体材料，且可降解镁或镁合金与可降解聚合物之间通过交叉贯通的三维孔网结构紧密结合在一起，二者之间的结合力较强，因此其整体力学性能远高于单一的可降解聚合物，可满足人体皮质骨或完全负重骨固定的临床需要；2、由于镁及镁合金与聚合物各自降解速度不同，在人体体液腐蚀环境下医用镁或镁合金实现降解、析出镁离子，能够促进钙的沉积和骨细胞的形成、加速骨的愈合，增加了生物活性，通过聚合物满足皮质骨或完全负重骨固定的临床需要，最终被人体吸收并排除体外，不需要二次手术取出；3、复合材料在降解过程中还能够自动形成多孔组织，有利于新骨组织的长入和骨细胞的增值繁衍，缩短骨组织的康复时间；4、在制作过程中不使用任何粘接剂或有机溶剂等辅助材料，复合材料保持了固有的良好生物相容性，通过3D打印等方式对金属基板进行处理，使得金属基板上的三维贯穿的孔隙率及形状准确控制，从而进一步提高了复合材料的强度。附图说明图1是本专利技术的布满三维贯穿的孔隙的金属基板的结构示意图。具体实施方式下面对结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：如图1所示，通过激光打孔或3D打印成孔或数控钻孔的方式使可降解镁或镁合金金属基板上充满三维贯穿的孔隙，其孔隙大小和空间构型可根据需求可调，调节方式简单，孔隙大小准确，通过挤出或注塑或模压方式将聚合物压入孔隙中，从而准确控制复合材料的强度，以满足各类骨植入的要求。实施例1一种可降解镁合金与可降解聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、将可降解金属镁作为金属基板，并对可降解金属镁进行3D打孔处理，使可降解金属镁金属基板上布满孔径为0.3mm、孔隙率为35％的三维贯通的孔隙；2)、将布满了三维贯穿的孔隙的金属基板放入封闭的注塑模具中，在温度为180℃条件下将熔融的可降解聚合物聚乳酸(PLA)通过注塑方式压入可降解镁的金属基板的三维贯穿的孔隙中；3)、在温度为180℃，压力为20MPa的条件下放置3～10分钟，脱模冷却后，切除金属镁基板孔外的聚乳酸(PLA)，得到可降解金属镁与可降解聚合物的复合材料。本实施例得到的可降解金属镁与可降解聚合物的复合材料的压缩强度可达100MPa、弹性模量25GPa。实施例2一种可降解镁合金与可降解高聚物的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、将可降解镁合金Mg-0.5Zr-1Ca作为金属基板，并对可降解镁合金进行处理，使可降解镁合金的金属基板上布满孔径为0.35mm、孔隙率为45％的三维贯通的孔隙；2)、将布满了三维贯穿的孔隙的可降解镁合金Mg-0.5Zr-1Ca的金属基板放入封闭的注塑模具中，在温度为240℃条件下将熔融的可降解聚合物聚羟基乙酸(PGA)通过挤压方式压入可降解镁合金Mg-0.5Zr-1Ca的金属基板的三维贯穿的孔隙中；3)、在温度为240℃，压力为20MPa的条件下放置3～10分钟，脱模冷却后，切除镁合金基板孔外的聚合物聚羟基乙酸(PGA)，得到可降解镁合金与可降解聚合物的复合材料。本实施例得到的可降解镁合金与可降解聚合物的复合材料的压缩强度为130MPa、弹性模量为30GPa。实施例3一种可降解镁合金与可降解聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、将可降解镁合金Mg-1Mn-2Zn-1Nd合金作为金属基板，并对可降解镁合金进行3D打孔处理，使可降解镁合金的金属基板上布满孔径为0.2mm、孔隙率为21％的三维贯通的孔隙；2)、将布满了三维贯穿的孔隙的金属基板放入封闭的注射模具中，在温度为200℃条件下将熔融的可降解聚合物左旋聚乳酸(PLLA)，通过注射方式压入可降解镁合金的三维贯穿的孔隙中；3)、在温度为200℃，100MPa压力为的条件下放置0.3～1分钟，脱模冷却后，切除镁合金基板孔外的聚合物左旋聚乳酸(PLLA)，得到可降解镁合金与可降解聚合物的复合材料。本实施例得到的可降解镁合金与可降解聚合物的复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可降解镁合金与可降解聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将可降解金属镁或镁合金作为金属基板，并对可降解镁或镁合金的金属基板进行处理，使可降解金属镁或镁合金的金属基板上布满不同形状和孔隙率的三维贯通的孔隙；2)将布满三维贯穿的孔隙的金属基板放入封闭的模具中，在温度为80～250℃条件下将熔融的可降解聚合物压入可降解镁或镁合金的三维贯穿的孔隙中；3)、在温度为80～250℃，压力为10～150MPa的条件下保持0.3～15分钟，脱模冷却后，切除镁或镁合金的金属基板孔隙外的残留的聚合物，得到可降解镁或镁合金与可降解聚合物的复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种可降解镁合金与可降解聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将可降解金属镁或镁合金作为金属基板，并对可降解镁或镁合金的金属基板进行处理，使可降解金属镁或镁合金的金属基板上布满不同形状和孔隙率的三维贯通的孔隙；2)将布满三维贯穿的孔隙的金属基板放入封闭的模具中，在温度为80～250℃条件下将熔融的可降解聚合物压入可降解镁或镁合金的三维贯穿的孔隙中；3)、在温度为80～250℃，压力为10～150MPa的条件下保持0.3～15分钟，脱模冷却后，切除镁或镁合金的金属基板孔隙外的残留的聚合物，得到可降解镁或镁合金与可降解聚合物的复合材料。2.根据权利要求1所述的一种可降解镁合金与可降解聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：所述的可降解镁或镁合金与可降解聚合物的复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：周应龙，罗冬梅，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44