[發明專利]一種抗氧化超高分子量聚乙烯粉末及其制備方法和抗氧化超高分子量聚乙烯輻照交聯板材

有效

• 申請號: 202010650806.0
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111763364B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 楊華偉;欒世方;殷敬華;石恒沖;劉洋;魏悅;王新威;徐迅
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所;山東威高海星醫療器械有限公司;上海化工研究院有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L23/36;C08K5/1535;C08J3/28;C08J3/24;A61L27/50;A61L27/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王洋

本發明提供了一種抗氧化超高分子量聚乙烯粉末的制備方法和抗氧化超高分子量聚乙烯輻照交聯板材，包括：將等離子處理的超高分子量聚乙烯粉末與維生素E酸進行酰胺化反應，得到維生素E共價接枝超高分子量聚乙烯粉末；將所述維生素E共價接枝超高分子量聚乙烯粉末、未接枝的超高分子量聚乙烯粉末和維生素C脂肪酸酯加熱共混，得到抗氧化超高分子量聚乙烯粉末，再制備得到抗氧化超高分子量聚乙烯交聯板材。本發明通過接枝維生素E和維生素C脂肪酸酯復合，進行協同作用，從而解決了物理共混的維生素E的酚氧自由基與超高分子量聚乙烯自由基之間的偶聯反應降低交聯密度的問題。

技術領域

本發明涉及生物醫用材料技術領域，尤其是涉及一種抗氧化超高分子量聚乙烯粉末及其制備方法和抗氧化超高分子量聚乙烯輻照交聯板材。

背景技術

我國正在進入老齡化社會，老年人口比例逐漸增加，因此老年人的生活質量備受關注。近期調查表明，原發性骨關節炎在國內老年人群總體患病率可達20％以上，已成為引起老年人活動障礙和生活質量下降的主要原因之一。對于嚴重性的關節損傷和晚期關節疾病的治療，全關節置換手術是在臨床上應用最為廣泛和最為有效治療手段。人工關節作為關節置換手術的核心器械，其品質的優劣直接決定著手術的質量。據統計，全球現有50％以上的髖關節和絕大多數的膝關節置換手術使用超高分子量聚乙烯制品，超高分子量聚乙烯已成為人工關節置換行業的首選材料。品質優良的人工關節必須具備足夠長的服役壽命，這要求制造人工關節的超高分子量聚乙烯材料必須同時擁有高耐磨性和高抗氧化性。

工業上普遍應用電子束或者gamma射線輻射交聯技術提高人工關節用超高分子量聚乙烯的耐磨性。當輻射劑量達到75～100kGy時，所得交聯超高分子量聚乙烯(HXLPE)具有足夠的交聯密度，其磨損速率降低至未輻照產品的10％以下，避免了磨損導致的臨床并發癥發生率，如骨溶解。但是輻射交聯在超高分子量聚乙烯分子鏈中引入了難以徹底消除自由基，能夠緩慢引發鏈鎖式地氧化降解反應，縮短了人工關節的使用壽命。這主要是因為輻照處理使超高分子量聚乙烯的結晶區產生比較穩定的大分子自由基，這些晶區的大分子自由基緩慢地遷移至無定形區或者晶區的表面，并與氧氣發生反應，導致過氧化物的生成，過氧化物進一步緩慢分解，引發超高分子量聚乙烯的鏈式氧化降解反應，最終造成超高分子量聚乙烯降解為小分子并大幅損失其原有的力學性能。此外，在體內植入的過程中，體內存在的活性氧成分也會引發超高分子量聚乙烯的降解。

為了增加HXLPE的耐老化性能，最近，抗氧化劑被加入到超高分子量聚乙烯人工關節材料中，很好地解決了HXLPE的氧化降解問題。

公開號為US 9265545的美國專利介紹了一種含有抗氧化劑的超高分子量聚乙烯人工關節材料，該超高分子量聚乙烯材料在輻照交聯后，殘留的自由基引發的鏈式氧化反應被抗氧化劑終止，HXLPE的氧化穩定性得到顯著提升。在該專利中，所述的抗氧化劑主要是指α-維生素E。目前，α-維生素E穩定的超高分子量聚乙烯人工關節已在骨科工業推廣應用，但是在輻照過程中，α-維生素E不僅能夠淬滅超高分子量聚乙烯大分子自由基(Radiation Physics and Chemistry,2011,80,281)，由輻照產生的維生素E酚氧自由基還與超高分子量聚乙烯的自由基發生偶聯反應，阻礙超高分子量聚乙烯的輻照交聯(PolymerDegradation and Stability,2012,97,2255)，導致交聯密度下降，磨損速率增加。在α-維生素E存在時，往往需要大幅度提高輻照劑量，此時超高分子量聚乙烯晶區內部殘留的自由基數量增加，耐老化性能隨之降低。

受阻酚和胡蘿卜素也被用于增加輻照交聯超高分子量聚乙烯人工關節材料的抗氧化性，但是它們均不同程度的抑制交聯反應(Clinical Orthopaedics and RelatedResearch,2015,473,936-941)。