[发明专利]微型注塑工艺制备PLA生物医用微型器件的方法

说明书

本发明提供一种微型注塑工艺制备PLA生物医用微型器件的方法，其制备步骤如下：(1)按重量份数计，原料主要包括60～95份聚乳酸，5～40份分散相；(2)将步骤(1)备料好的原料熔融共混，并制备为聚乳酸/分散相粒料；(3)将步骤(2)所制备的聚乳酸/分散相粒料于微型注塑机中注塑进入微型模腔中；加工条件为：模具温度20～40℃，熔体温度180～200℃，保压及冷却时间5～15s，并控制微型注塑机中共混物在通过浇口处的拉伸速率为50000～70000s^‑1。所制得的聚乳酸/分散相共混微型注塑产品，断裂伸长率能达到180％，具有工艺简单、成本低等优势，广泛适用于生物医用微型器件和制品的制造。

技术领域

本发明属于生物医用聚合物材料的注塑加工技术领域，涉及一种微型注塑工艺制备PLA生物医用微型器件的方法，尤其涉及针对制备可植入人体内的PLA微型医用器件。

背景技术

随着医疗技术的进步，微型医用器件在人体内的应用逐渐变得广泛。医用骨螺钉、血管夹等具有高精度的手术配件已经不可少。这些器件由于要植入人体，因此对其的生物相容性、延展性等要求较高，目前广泛应用的材料主要基于钛合金，但是这类材料价格昂贵，往往使得消费者难以承受，另外其往往会带来术后问题，例如应用于治疗术后血管再狭窄的药物涂层金属支架，药物涂层金属支架在一定程度上抑制了内膜增生，降低了再狭窄的出现率。但金属类材料所带来的金属异物刺激通常不可避免，患者需要长期服用抗血小板治疗的药物，因此发展满足需求的生物医用材料就显得尤为重要。聚乳酸(PLA)是一种价格低廉的生物医用材料，其强度模量较高，与人体相容性好，在某些医用领域已经得到一定应用，但是其性脆的特点也限制其在某些尖端医用领域的广泛应用。因此国内外有大量学者对其进行的改性研究，一般提高PLA延展性的方法主要包括对PLA进行化学改性或物理填充，但是这种方法涉及的中间体往往在人体难以降解，甚至对人体有害，大大限制了改性PLA在植入人体器件方面的应用。

为了解决上述技术问题，现在的研究方向主要是通过对聚乳酸共混交联或共聚的技术手段改善聚乳酸的性脆等缺点。例如，美国专利文献US20070129784描述了由形状记忆聚合物制成的支架，其中的材料包括交联高分子。然而，此类支架的机械性能很差，诸如弹性模量只有0.5-50MPa，根本不能满足做血管支架的要求。近年，长春圣博玛生物材料有限公司研制开发出了具有自主知识产权的以低聚乳酸接枝改性的羟基磷灰石与聚乳酸共混的医用生物可降解复合材料，这种医用可降解新材料解决了单纯聚乳酸韧性差、易脆性断裂等问题，在承重大骨、额面骨用的骨钉和骨板上使用更具优势。但是，该技术涉及的羟基磷灰石制备工艺相对较复杂，其中涉及PLA分子链接枝羟基磷灰石，成本较高。因此，鉴于成本、制备工艺复杂等因素，上述的现有技术虽然具备良好的效果，但普遍存在难以推广应用，目前医学领域金属类材料仍占据主导地位。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)具有良好的生物降解性能，同时主链中大量的甲基结构又使其具有与通用聚乙烯(PE)材料相近的力学性能，适合于吹塑薄膜与中空容器、挤出加工片材、纺丝、注塑等多种加工工艺，是目前降解塑料中加工性能较好的材料。然而通常PBS的相对分子质量低、加工温度较低、黏度低，所得材料的力学性能并不能与PE相比，需要进行共混改性研究。将PLA与PBS进行熔融共混复合制备PLA/PBS共混物是较为常见的制备工艺，另一方面由传统注塑工艺所得的PLA/PBS拉伸样品存在断裂伸长率等力学性能较低等缺点，因而难以通过传统注塑制备高性能的微型医用器件。

随着技术的进步和生产工艺的优化，微型注塑成型技术的应用范围不断扩大。与传统注塑相比，微型注塑加工通常在极端的条件下进行，如显著减小的微型模腔和流道尺寸、高剪切速率、高温度梯度、高注射压力、高注射速率等，这就为聚合物材料在微型注塑过程中形成高度取向的结构，实现微型制品和器件的高性能化创造了条件。因此，可以预见，微型加工条件下的聚合物及其复合材料具有与传统加工不同的结构与性能(蒋芝，陈英红，刘卓，微型注塑加工条件下聚甲醛/尼龙11/碳纳米管复合材料的结晶形貌及充填行为，高分子材料科学与工程，2014，30(9))。