[发明专利]一种高强度耐疲劳低弹性模量骨科植入物

说明书

本发明公开了一种高强度耐疲劳低弹性模量骨科植入物，由氧化石墨烯增强改性的聚醚醚酮复合材料制成，使植入物的力学性能实现与人体骨性能的最佳匹配。与传统金属植入物相比，具有与人体骨更相近的弹性模量，避免了应力遮挡效应的产生，更好的促进骨折愈合。与纯聚合物材质的植入物相比，具有更高的强度和耐疲劳性。此外，其还具有良好的生物相容性，不会在MRI、CT检查时产生伪影和遮挡。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料及生物医用材料技术及应用领域，具体涉及一种高强度耐疲劳低弹性模量骨科植入物，其中骨科植入物包括接骨板、接骨螺钉以及髓内钉。

背景技术

医用材料的研究可以追溯到19世纪，由于工业革命的发生，大量科学家开始了对金属材料的研究。其中，医用金属材料也引起了许多科学家的关注。然而由于当时技术的局限性，所制备的医用金属材料只能运用于简单的骨折修复。直至19世纪60年代，医用金属材料才开始植入人体进行矫形、骨修复以及关节置换等骨科手术。

然而临床上对医用金属材料的研究表明，并非所有金属材料都可用于植入物，医用金属材料必须具备优异的生物相容性，良好的力学性能以及较强的耐蚀性和耐磨性。上世纪三十年代，不锈钢金属材料制成的植入物首先被应用于骨科的临床治疗。此后，钴基合金尤其是钴铬钼合金以其优异的耐腐蚀性能也开始被应用于植入物材料。近年来，纯钛以及钛合金以其优异的生物相容性已成为临床及实验研究中广泛使用的医用金属材料。

医用金属材料必须具备优异的力学性能以保证其在植入人体后的安全性。必须具有接近人体骨骼的弹性模量，其原因是若植入物所用的材料弹性模量过大，便会产生“应力遮挡”效应，在骨折康复的后期，骨组织便会因为得不到足够的力学刺激而发生骨质疏松等症状，在植入物取出后更易再次发生骨折。人体皮质骨的弹性模量约为20GPa，然而目前医用金属材料中弹性模量最低的纯钛其模量(104GPa)也远高于人体骨。因此，急需开发一种低弹性模量、高强度耐疲劳的新型骨科植入物。

发明内容

本专利正是为了解决现有技术中的上述需求而提出的，本专利要解决的技术问题是提供一种由新型材料制备的骨科植入物，其具有与人体骨更接近的弹性模量，在医学影像检查时不会产生伪影或者干扰，具有比纯PEEK材质更高的强度和耐疲劳性能。。

为了解决上述问题，本专利所提供的技术方案包括：

一种高强度耐疲劳低弹性模量骨科植入物，其特征在于，所述高强度耐疲劳低弹性模量骨科植入物采用的材料包括：石墨烯和醚醚酮复合材料。所述复合材料采用如下方式得到：氧化石墨烯原位接枝到聚醚醚酮，包括，将氧化石墨烯与PEEK置于二环己基碳二亚胺(DCC)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)的混合溶液中，在惰性气体保护下常温超声后，再加入乙醇溶液搅拌20～30min后过滤、干燥即得到复合材料；将所述复合材料通过注塑成型工艺制备所述复合材料以及形成植入物所需的预定形状；成型温度为380～420℃，模具温度为180～200℃；注塑压力为14～20MPa；氧化石墨烯在所述复合材料中所占的质量百分比在8～30％；所述复合材料弹性模量可以为6～30GPa，抗拉强度为120～450MPa。

优选地，所述高强度耐疲劳低弹性模量骨科植入物为四肢骨折内固定及矫形时的接骨板及接骨螺钉；四肢接骨板的宽度为4～20mm，厚度为1～8mm，长度为20～450mm；接骨螺钉的长度为4～150mm，接骨螺钉的直径为Ф1.5～7.3mm；所述接骨螺钉的最大扭矩≥0.1N·m，断裂扭转角≥30°。

本发明中植入物的弹性模量与人体接近，生物相容性更好，骨折治愈率更高，术后发生感染等并发症的概率更小。

附图说明

图1是中其中一种接骨板应用于四肢骨折；

图2是中其中一种接骨螺钉应用于与接骨板配合使用；

图3是中其中一种接骨板应用于颅颌面骨折；