[發明專利]高強度可吸收鎂基復合骨科內固定器及其制備方法

無效

• 申請號: 201210424064.5
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN102908672A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 儲成林;薛烽;郭超;白晶;盛曉波;董寅生;林萍華
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: A61L31/06
• 分類號: A61L31/06;A61L31/02;A61L31/08;A61B17/68
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種高強度可吸收鎂基復合骨科內固定器，特別是一種主要由孔結構呈現為梯度化規律分布的低孔隙率多孔鎂合金基體及其孔結構中所填充的較低含量聚乳酸高分子材料經高溫粘結固化而制成，其中，多孔鎂合金基體中的孔結構呈現從鎂合金基體表面到芯部或從邊緣到中心的孔隙率逐漸降低而孔洞尺寸逐漸變小的梯度化分布。本發明具有強度高、體內吸收速度可控、降解呈現前慢后快、析氫緩和量少等優點，特別適用于強度要求高、體積大的骨創傷外科、骨缺損修復外科、整形美容等臨床應用的可吸收骨內固定植入器械，屬于醫療器械技術領域。

背景技術

目前臨床使用骨科植入器械以鈦合金、不銹鋼、鈷基合金制作的最為常用，具有穩定的固定效果和優越的生物相容性，但也存在彈性模量高、密度大、不能降解吸收等缺點。

近年來，以聚乳酸為典型代表的可吸收高分子內固定骨科器械逐漸在臨床上得到推廣應用，手術愈合后可在體內被降解吸收掉，無需二次手術取出。但相對于金屬骨科器械，高分子骨科器械的強度不足，若用于固定受力較大的骨折斷端，隨著可吸收板降解，固定力減弱，可能導致二次骨折。其次，可吸收高分子板降解產物為酸性，在降解期間，骨折區一直處于低pH值狀態，易引起局部炎癥反應，影響成骨細胞活性。再次，可吸收板對X線不阻射，這對手術后療效觀察造成一定的不便。另外，可吸收板的降解速度與骨折愈合速度較難同步，若降解過快，將導致固定強度不足而二次骨折，過慢則影響骨愈合。

近年來，可降解鎂合金在可吸收骨科植入器械方面的應用前景受到了全世界研究者的廣泛關注。鎂合金用于骨科器械具有很多性能優勢，例如彈性模量低，約為41~45GPa,比鈦金屬更接近于人骨；其密度在1.7~1.9g/cm³左右，和人骨密質骨密度相近；其比強度、比剛度較高，拉伸強度通常在200MPa到300MPa之間，能滿足骨固定材料的力學強度要求；具有良好的生物相容性，鎂是人體內幾個主要的金屬元素之一，對于調節細胞的生長和維持細胞膜結構有重要作用；降解析出的過量鎂可以通過尿液排出體外，具有良好的安全性。

但是，鎂合金耐腐蝕性能較差，在人體內生物降解速度過快，易導致骨折固定早期力學強度大幅降低；其次，鎂合金的強度比鈦合金、不銹鋼低，骨折固定器械鎂合金的用量大，大體積的鎂合金因為降解會快速釋放出大量的鎂金屬離子，易造成溶骨現象，并且，鎂合金用量越大，降解析出的氫氣量也越大越快，機體組織沒法吸收，只能導致氫氣在植入器械周圍大量聚集，形成鼓泡現象。

目前，國內外研究者采用等離子噴涂、微弧氧化、電沉積、氣相沉積等表面涂層技術對鎂合金進行表面改性處理，有大量的研究報道，也取得了很多研究進展。制備保護涂層能延緩鎂合金器械在體內的早期腐蝕，從而避免骨折固定器械的早期力學強度大幅降低。但在后期，由于外表面涂層的逐漸降解，大體積的鎂合金基體裸露在生理環境中，失去有效保護，必然導致大量的鎂離子和氫氣在短時間內快速釋放，因此，表面涂層技術不能從根本上解決鎂合金骨科器械存在各種問題。

為此，本專利申請人在已公開的發明專利“多孔鎂合金三維增強可吸收醫用復合材料及其制備方法（公開號：CN?102397588A）”中，提出了一種整體解決技術方案，發明了一種由以具有三維網孔結構的高孔隙率多孔鎂合金結構件為增強相、以高含量聚乳酸為基體的醫用復合材料，其性能兼具可吸收高分子材料和可降解鎂合金的各自優勢，但同時又能克服兩者各自缺點。該復合材料具有比聚乳酸高分子材料更高的強度、降解速度可控、降解產物能酸堿中和、完全可吸收等優點。

但該發明復合材料也存在強度不足的問題，因為在該復合材料中，聚乳酸作為基體，含量高，占材料總重量的50%~99.5%，但強度很低；多孔鎂合金結構件作為增強體，盡管強度高，可達200MPa到300MPa之間，但含量低，占材料總重量的0.5%~50%。因此，該復合材料比基體聚乳酸本身的強度高，但比鎂合金的強度要低很多。該復合材料比目前臨床使用的可吸收聚乳酸骨科器械具有更廣泛的使用范圍和更好的強度安全性，但在強度要求更高的大受載骨折固定方面難以滿足穩定固定的力學安全要求。

針對該問題，本發明提出的技術解決方案是將復合材料中的多孔鎂合金的含量提高到占材料總重量的50.1%~95%，將多孔鎂合金從低含量的增強體變為高含量的基體；將復合材料中的聚乳酸含量降低到占材料總重量的5%~49.9%，將聚乳酸從高含量的基體變為低含量的僅在多孔鎂合金孔洞中起固化粘結和填充作用的粘結劑。

發明內容