[發明專利]PVA纖維/聚氨基酸/羥基磷灰石骨支撐材料及其制備

有效

• 申請號: 202010427865.1
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111388752B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 嚴永剛;鄧光進;吳亞男;任浩浩
• 申請（專利權）人: 中鼎凱瑞科技成都有限公司
• 主分類號: A61L27/12
• 分類號: A61L27/12;A61L27/16;A61L27/18;A61L27/50
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 劉文娟

本發明涉及一種醫用復合材料，具體涉及一種PVA纖維聚氨基酸羥基磷灰石復合骨支撐材料及其制備方法。本發明提供一種復合骨修復材料，所述骨修復材料由多元氨基酸聚合物、聚乙烯醇纖維、磷酸鈣鹽和偶聯劑組成，各原料質量比為：磷酸鈣鹽20～50％，聚乙烯醇纖維15～30％，多元氨基酸聚合物20～55％，偶聯劑1～5％。本發明所得PVA纖維聚氨基酸磷酸鈣鹽復合材料具有高強度、高韌性和高彈性模量，可通過注塑快速成型或者熱壓成型制得支撐型骨修復植入物，所得支撐型骨修復植入物的的抗彎曲強度為120～160MPa,彎曲模量為5～15GPa，其抗壓縮強度為120～180MPa，其生物力學性能與人體骨組織接近。

技術領域

本發明涉及一種可作為承重骨修復和重建使用的醫用復合材料，具體涉及一種高強PVA纖維聚氨基酸羥基磷灰石復合骨支撐材料及其制備方法。

背景技術

骨是人體的支撐系統，承擔人體重量、運動和活動的核心體系。各種因素引起的承重骨的主干骨體損傷需要及時修復、替換以維持其正常的支撐功能。形成周期一般為26～28周，之后通過多次重建形成完整的骨組織、而完成其功能修復。因此，在骨的形成周期內稍大的損傷模塊(直徑大于3cm\長度大于5cm)難以形成完整的新骨模塊全部取代植入的骨材料，無論是異體骨材料還是合成材料都很難在新骨形成速度、形成新骨的強度和與傷前骨性能、以及周圍界面完全匹配。絕大部分情況下是選擇生物力學性能接近、相容性好、能夠形成牢固界面的材料進行替代恢復，獲得骨支撐系統的功能。單一的材料從密度、生物力學性能、相容性和穩定性方面都難以滿足要求，因此綜合利用各種組分的性能形成多功能高性能的復合材料骨支撐體是解決問題的有效途徑之一。人體骨組織的主要成分包括水、有機物和無機鹽等，和其他組織器官相比骨骼中水分的含量較少。在剩余的固體物質中，約有40％是有機物(膠原)，60％是無機鹽(磷灰石)，骨組織可以看做是有機物與無機鹽組成的復合材料。骨骼中的無機鹽主要為結晶型羥基磷灰石和無定型的磷酸鈣等，這些無機鹽成分決定了骨骼的硬度。有機物大部分是膠原，其余為糖胺、聚糖等其他蛋白質肽類及脂類，有機物則決定了骨骼的彈性與韌性。

而生物力學則是骨修復材料與修復的組織發揮功能的決定性因素之一。以往的陶瓷材料、金屬材料由于與骨組織力學強度、硬度、剛度和彈性模量相差甚遠，往往造成應力屏蔽，使得修復材料的松動、骨組織的磨損和壞死、以及分離等問題經常發生。

因此，單一組分的陶瓷、金屬或者高分子材料都不能滿足臨床上對硬組織修復和重建的要求。生物醫用復合材料不僅具有各組分材料的性質和有點，而且還可以獲得單組份材料不具備的新特性。在眾多骨修復復合材料中，納米羥基磷灰石/高分子復合材料模仿自然骨無機～有機相的組成或結構的組成，能兼具羥基磷灰石的生物活性和高分子的韌性而受到廣泛研究。

近十年本課題組致力于氨基酸類骨組織修復材料的研究，從分子鏈設計、無機填充物選擇、以及全有機填充聚氨基酸等，如聚合物形式的組織修復材料及制備方法(CN101342383 B)、多組分氨基酸聚合物形式的組織修復材料及制備方法(CN 101385869 B)、含鈣的磷酸鹽成分的可降解生物活性復合材料及制備方法(CN 101417149 B)、氨基酸共聚物～硫酸鈣復合材料及制備方法(CN 101560326 B)、多元氨基酸聚合物～羥基磷灰石骨修復材料、支撐型植入物及制備方法(CN104324415B)、可控降解多元氨基酸共聚物～有機鈣/磷鹽填充型復合骨植入物及制備方法(CN 104307048 B)等，但是真正與骨組織結構和性能接近的修復體及其骨移植物還需要更深入的研究，總結這些研究結果，現提出高強PVA纖維聚氨基酸羥基磷灰石復合骨支撐材料的設計與制備，具有更穩定的界面、更接近人體支撐骨的生物力學性能、以及優異的生物安全性和生物活性，更接近人體骨組織仿生結構和性能以及臨床要求。

發明內容

針對上述情況，本發明從人體骨組織的組成和結構入手，利用仿生結構，設計和制備高強PVA纖維多元氨基酸高聚物磷酸鈣鹽復合骨支撐材料；選用生物相容性好、無毒的偶聯劑(如鈦酸酯)對高強PVA纖維和羥基磷灰石表面偶聯改性，增加其活性，使其與聚氨基酸形成穩定的界面。