一种作为骨移植物的合成复合材料及其方法技术

本发明专利技术提供一种用于骨移植物的合成复合材料，包括：生物惰性聚合物，其包括聚乳酸、聚D,L

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种作为骨移植物的合成复合材料及其方法


[0001]本专利技术涉及复合材料领域。具体地，本专利技术涉及粉末或支架的形式的作为合成骨移植物的生物可降解聚合物和生物活性氟磷酸盐玻璃的复合材料，以及制造该复合材料的方法。
[0002]专利技术背景
[0003]临床医生所需的移植物的数量和类型取决于临床状况和情况。清理骨囊肿的外科医生需要大量的移植物来填充空隙，这样做可能需要颗粒填充物，以填充所有隐蔽处和角落。当外科医生面对长骨骨折不愈合的病例时，为了引入桥接愈伤组织，除了对骨折的良好固定外，他还需要对骨折末端进行修整，以将间充质细胞带出并暴露在外部，并在其上铺设髂骨移植物(菲米斯特(phemister)移植物)带以诱导和引导整个骨折部位的骨愈合。
[0004]当遇到伴有骨质流失的复合性骨折时，皮质病变需要切除一段长骨，则重建需要一定的负荷承重骨移植物，该移植物将取代丢失的骨并在短时间内生物学上转化为骨，而不会延长患者的发病率。
[0005]当骨的干骺端患病并需要切除时，在不截肢的情况下，用定制的假体进行肢体挽救手术。由于假体具有特定的寿命并且可以用于疲劳性骨折，因此通过快速原型制作制成的定制移植植入物在植入后将转化为骨骼，与现有的方法相比这对患者来说是一个福音。
[0006]随着高速事故发生率的增加，对合成骨的需求正在增加，骨病变和肿瘤的挽救手术正在增加，而由于其资源有限并且与从另一位点进行另一个切口的移植物的固定相关的发病率，外科医生的手被自动移植物的可得性所限制。同种异体移植物或骨库一直有疾病传播的风险。
[0007]最初使用的材料是陶瓷羟基磷灰石和磷酸三钙作为骨移植替代品。羟基磷灰石仅具有骨传导性，即使在多年后也很少转化为骨。它不能用于代替承重功能。磷酸三钙具有极小的骨诱导能力和骨传导，但没有生物转化能力。
[0008]为了具有生物转化的优势，某些特定的骨激素如“骨形态发生原理”(简称为BMP)开始使用。同样像“脱矿质骨基质(DMB)”也被作为骨移植替代品销售。其使用的基本问题是所涉及的巨大成本，它们具有良好的骨诱导性，但不是良好的骨导体。HENCH推出了45S5玻璃，这是一个突破，因为它是由廉价化学品制成的，具有骨传导性和骨诱导性，能够与天然骨融合并且市售可得。45S5玻璃的缺点是它们的再吸收速度非常慢，生物转化所需的时间更长，并且它们不能用作承重植入物。为了规避这些问题，无二氧化硅的磷酸盐生物玻璃和金属氧化物掺杂的生物玻璃进入了该领域。
[0009]氟化物理想摩尔百分比的标准化使氟磷酸盐玻璃得以专利技术，其生物活性比磷酸盐和二氧化硅玻璃高得多，并且具有更高的生物转化率。用金属氧化物掺杂氟磷酸盐玻璃可以改善其物理性质，并使弹性模量接近人体骨骼的弹性模量。构件化氟磷酸盐玻璃对于分子用于临床用途至关重要。
[0010]因此，该领域需要一种具有生物相容性并具有其他几种特性的合成复合材料，例如生物活性，可生物降解性；对接受者无毒；生物传导性；能进行生物转化，并可加工成所需
的形状以及成本有效。
[0011]专利技术目的
[0012]本专利技术的目的是用于合成生物惰性聚合物、生物活性聚合物和生物活性无机组分的复合材料，所述生物惰性聚合物包括聚乳酸、聚D，L
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乳酸，生物活性聚合物由聚亚丙基富马酸酯、富马酸二酯和丙二醇(1,2
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二醇)组成，生物活性无机组分由金属氟磷酸盐玻璃粉组成。
[0013]本专利技术的另一个目的是用于颗粒、支架如条带、圆柱体和任何其他形状的复合材料及其制造方法。
[0014]本专利技术的另一个目的是用于通过3D打印制备支架。
[0015]
技术实现思路
概述
[0016]本专利技术提供一种用于骨移植物的合成复合材料，包括：生物惰性聚合物，其包括聚乳酸、聚D，L
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乳酸；生物活性聚合物，其由聚亚丙基富马酸酯或富马酸二酯和丙二醇(1，2
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二醇)组成；以及生物活性无机组分，其由金属氟磷酸盐玻璃粉组成，其中所述生物活性组分的量高达复合材料的30％(w/w)。
[0017]在本专利技术的一个方面，所述复合材料的生物活性无机金属氟磷酸盐玻璃粉是氟磷酸锌、氟磷酸镁或氟磷酸银中的一种。
[0018]在一个方面，复合材料中的聚乳酸在54％(w/w)至68％(w/w)的范围内；聚D,L
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乳酸在10％(w/w)至28％(w/w)的范围内；1，2
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二醇在3％(w/w)至10％(w/w)的范围内；聚亚丙基富马酸酯在3％(w/w)至10％(w/w)的范围内；复合材料中的氟磷酸无机金属盐玻璃粉在10％(w/w)至30％(w/w)的范围内。
[0019]在一些实施方式中，所述复合材料为粉末或支架的形式。所述支架在制造时是条状或圆柱体或管状物等。
[0020]在本专利技术的合成复合材料的一个实施方式中，通过包括以下步骤的制备方法进行制备：将复合材料在溶剂中用磁力搅拌器混合或超声处理，得到均匀的混合物；将所述混合物浇注在热玻璃板上，使溶液沸腾；并通过持续沸腾蒸发溶剂；得到复合材料组分分布均匀的相互连接的多孔支架。
[0021]所述支架的孔隙率范围为20％
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40％。
[0022]此外，所述支架还通过直接墨水打印技术由定制3D打印机制成具有所需的形状和所需的孔隙率。
[0023]通过直接墨水打印技术由定制3D打印机获得支架的方法包括以下步骤：复合材料的组分均质化并冷却至10
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30℃。腔室温度保持在30
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40℃。将墨水装入压力控制的非粘附挤出机中。通过微芯片将输入写入细节传送到打印机。喷嘴直径固定为300μm，便于挤出。体积流量设置为5mm3/s。书写行间的间距为200微米，层数设计为10。将计算机送入的所需形状、厚度、孔隙率、层写在热板(100℃)上。热板在x、y、z方向上的移动也预先设置好，由微芯片传输命令。
附图说明
[0024]图1是描绘在各种玻璃浓度下金属氧化物掺杂FP玻璃的溶解产物的ALP活性的柱状图。
[0025]图2a和2b：FP和MgFP玻璃粉的热研究。
[0026]图2c和2d：ZnFP和TiFP玻璃粉的热研究。
[0027]图2e和2f：ZrFP和AgFP玻璃粉的热研究。
[0028]图2g：SrFP玻璃粉的热研究。
[0029]图3表示PPF的FTIR光谱。
[0030]图4表示PPF的DSC研究，图4a表示PPF的玻璃化转变温度。
[0031]图5：富马酸1，2
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丙二醇的FTIR光谱。
[0032]图6：富马酸1，2
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丙二醇的TG研究。
[0033]图7：PLA的表征和热分析。
[0034]图8：PDLLA的表征和热分析。
[0035]图9：通过从1200度淬火到瞬时
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170℃制备氟磷酸盐玻璃。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于骨移植物的合成复合材料，其包括：生物惰性聚合物，其包括聚乳酸、聚D,L
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乳酸；生物活性聚合物，其由聚亚丙基富马酸酯或富马酸二酯和丙二醇(1,2
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二醇)组成；以及生物活性无机组分，其由氟磷酸金属盐玻璃粉组成，其中生物活性无机氟磷酸金属盐玻璃粉的量高达所述复合材料的30％(w/w)。2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述氟磷酸金属盐玻璃选自氟磷酸锌、氟磷酸镁或氟磷酸银中的一种。3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚乳酸为54％(w/w)至68％(w/w)。4.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述1,2
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二醇为3％(w/w)至10％(w/w)。5.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚D,L
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乳酸为10％(w/w)至28％(w/w)。6.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚亚丙基富马酸酯为3％(w/w)至10％(w/w)。7.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料中的氟磷酸金属盐为10％(w/w)至30％(w/w)。8.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括聚乳酸、1,2
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二醇和氟磷酸锌。9.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括聚乳酸、聚D,L
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乳酸、1,2
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二醇和氟磷酸锌。10.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括聚乳酸、聚亚丙基富马酸酯和氟磷酸锌。11.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括聚乳酸、聚D,L
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乳酸、聚亚丙基富马酸酯和氟磷酸锌。12.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括聚乳酸、1,2
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二醇和氟磷酸镁。13.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括聚乳酸、聚D,L
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【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：骨头替代物公司，
类型：发明
国别省市：