[发明专利]能促进骨组织生长的可吸收骨科器械材料及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201410006749.7 申请日: 2014-01-07
公开(公告)号: CN103721297A 公开(公告)日: 2014-04-16
发明(设计)人: 储成林;李旋;郭超;白晶;薛烽;林萍华 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: A61L31/12 分类号: A61L31/12;A61L31/14;A61L31/18;A61L31/02;C25D13/02;C25D15/00;C25D11/30
代理公司: 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 32249 代理人: 杨晓玲
地址: 211189 江苏省南京*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 促进 组织 生长 吸收 骨科 器械 材料 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及具有特殊功能的可吸收骨科器械及其制备方法,使用过程中能形成促进骨折愈合、骨组织生长的压电信号,属于骨科器械技术领域,具体为一种促进骨组织生长的可吸收骨科器械及其制备方法。 

背景技术

近些年来,用可降解高分子材料如聚乳酸、聚乙醇酸等加工制备的可吸收骨钉、骨板等骨科内固定器械因可降解、应力遮挡效应小等优点受到越来越多的关注。但用为骨科器械,它们也存在X光吸收能力弱、显影效果差等问题,同时,也不能产生可以刺激骨组织生长的电信号。 

如人们所知,骨折的愈合是一个长期的过程,合适的电信号可以刺激骨损伤部位的早期硬组织生长,促进正常的骨组织生长,缩短愈合时间。压电材料作为重要的功能材料受到载荷作用时会产生电信号,因此,将压电材料植入人体,可以利用生物体自身运动对植入体产生压电效应形成电刺激,促进骨折愈合。已有研究表明生物压电陶瓷不仅具有压电效应,而且具有良好的生物相容性(王鹏,等,华西口腔医学杂志,2008,26(2):133-136;R.Baxter,et al.J Mater Sci:Mater Med(2009)20:1697-1708),但是生物压电陶瓷塑性差,难以直接制成骨科固定器械。 

将压电陶瓷与聚合物复合可以克服压电陶瓷塑性差的问题,得到具有压电特性的复合材料(刘晓芳,PZT/聚合物基压电复合材料结构与性能研究[D],武汉:武汉理工大学,2005),因此,若采用合适的方法将压电陶瓷引入目前临床使用的可吸收聚合物骨钉、骨板等中,利用生物体自身运动对植入体产生压电效应形成电刺激,促进骨折愈合,可以实现可吸收骨科器械的多功能化。 

目前临床使用的可吸收高分子骨科器械不具有促进骨组织生长以及显影功能,愈合周期长,且在体内植入过程中无法对其降解吸收行为进行X光定期诊 断和监控。将BaTiO3压电陶瓷引入该类骨科器械中,利用生物体自身运动对植入体产生压电效应形成电刺激,促进骨折愈合,可以实现可吸收骨科器械的多功能化。 

但由于聚合物介电性能和导电性能差、弹性模量低,使得BaTiO3压电陶瓷极化效果和压电效果差,产生的微弱电信号也不易被传导给机体组织;同时,BaTiO3压电陶瓷与聚合物浸润性差,界面结合不理想,其加入会恶化该类骨科器械本身就不理想的力学性能。 

发明内容

技术问题:本发明的目的是提供一种能促进骨组织生长的可吸收骨科器械材料及其制备方法,所要解决的关键技术问题是如何在该类可吸收聚合物骨科器械中实现BaTiO3压电陶瓷的负载、极化以及信号传导,同时又不降低其力学性能,具体涉及到可降解导电载体材料的选择及BaTiO3压电陶瓷的负载技术、压电陶瓷极化效果的改善、应力敏感性的提高以及微弱压电信号的有效传导、导电载体材料与BaTiO3压电陶瓷界面结合强度的提高等技术问题。 

技术方案:为实现上述目的一种能促进骨组织生长的可吸收骨科器械材料,通过下述技术方案实现:所述骨科器械材料是由医用可吸收高分子聚合物和弥散分布在聚合物中用于改善电极化效果的石墨烯、表面负载有BaTiO3压电陶瓷功能薄膜并能传导压电信号的导电载体材料组成,并经热压力成型和电极化处理制备而成,其中,所述导电载体材料为纯镁或镁合金丝材或板材,其体积分数为10%~75%,采用电泳-微弧氧化法结合溶胶封孔涂覆成膜法复合形成的双重负载方法,将BaTiO3压电陶瓷功能薄膜负载在导电载体材料上,BaTiO3压电陶瓷功能薄膜层厚为1~200μm,石墨烯的体积百分比为0.01%~5%。 

所述的医用可吸收高分子聚合物为可吸收的聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚乙二醇、聚酰胺的一种或者其中两种或两种以上它们的共聚物或共混物。 

所述医用可吸收高分子聚合物中还可以加入少量的石墨、碳纳米管或纳米导电炭黑提高极化效果。 

本发明的一种如权利要求1所述的能促进骨组织生长的可吸收骨科器械材料的制备方法如下: 

1)导电载体材料的加工:将导电载体材料纯镁或镁合金通过拉拔、轧制或 挤压方法制成丝材或板材; 

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