CN102764454A - 可降解吸收性PLGA-Mg系复合材料医用植入体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种医用可降解吸收PLGA-Mg系复合材料植入体，按重量百分比计，含有：镁丝（Mg）0.5～4%，余量为聚合物PLGA，所述的镁丝主要成分为镁，同时还含有铝（Al）、锌（Zn）、锰（Mn）。中的一种或者几种；所述PLGA-Mg系复合材料植入体是致密结构，为治疗用骨修复器械，用于制备骨组织修复支架、接骨器、固定螺丝、固定铆钉、夹骨板等。本发明还提供了该复合材料植入体的制备方法，发明通过镁丝与PLGA的复合，在镁丝表面形成高分子覆盖层，降低了镁的腐蚀速率，延缓其降解，并保证PLGA系复合材料为医用植入体提供较好的力学强度，同时也会让镁在降解过程中，于复合物表面形成钙磷盐的沉积，在一定程度上能促进骨细胞的粘附与生长。

Description

可降解吸收性PLGA-Mg系复合材料医用植入体及其制备方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种适合作为可降解骨科植入器械的PLGA-Mg系复合材料的设计，具体涉及一种无毒、具有良好的组织相容性、力学性能和降解速率可调的可降解吸收性PLGA-Mg系复合材料医用植入体及其制备方法。

背景技术

目前医用的生物可降解材料主要为可降解高分子材料，其主要包括聚乳酸（PLA）、聚羟基乙酸（PGA）、聚己内酯（PCL）及其共聚物、天然多糖类材料（纤维素、甲壳素）和天然蛋白质材料（胶原、纤维蛋白）等。可降解高分子材料虽然能够完全被人体吸收，但是其强度低，力学性能较差，很难提供结构支撑的功能。此外，其在体内降解产物会引起小分子聚集引发无菌性炎症等问题，因而在一定程度上限制了生物可降解材料在骨科领域的应用。

生物医用金属材料具有良好的力学性能、生物相容性和耐腐蚀性，在医疗器械领域得到了广泛的应用。目前已经在临床上得到广泛应用的金属材料主要包括了316L、317L、304V不锈钢、Co-Cr-Mo合金、纯钛、Ti-6Al-4V、TiNi合金。但是这些生物医用金属材料的缺点是不可降解，它们作为一种异物长期存在于体内，继而会产生各种不适反应。此外，不锈钢、Co-Cr-Mo合金和钛合金的力学性能与骨组织就有较大的差异，尤其是在弹性模量方面。不锈钢弹性模量约为200GPa，钛合金约为100GPa，而骨组织的弹性模量只有10-40GPa。金属植入物作为骨科修复材料一旦植入人体后将承载几乎全部的载荷，因此会造成骨组织的应力屏蔽效应，导致植入体周围骨组织萎缩或疏松，极不利于患处骨组织的修复。

从生物相容性角度来看，镁是人体内的必需元素，是人体内的第二重要阳离子（第一是钾），在成人体内正常含量为25g，且半数存在于骨骼中。镁在人体内具有多种生理功能，对维持生命体正常生理功能具有重要的意义。成人对镁的每日摄入量约为300-700mg，超过生理需求部分可经由肾脏排出体外，不会产生累积毒性。但是，镁在人体内降解过快，而聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物PLGA存在力学性能差的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种可降解吸收性PLGA-Mg系复合材料医用植入体，通过镁丝与PLGA的复合，在镁丝表面形成高分子覆盖层，降低镁的腐蚀速率，延缓其降解，并保证PLGA系复合材料为医用植入体提供较好的力学强度。同时会让镁在降解过程中于复合物表面形成钙磷盐的沉积，在一定程度上能促进骨细胞的粘附与生长，解决了现有可降解吸收生物医用金属材料存在的上述问题。

本发明所采用的技术方案是，一种医用可降解吸收PLGA-Mg系复合材料植入体，其特征在于：按重量百分比计，含有：镁丝（Mg）0.5～4%，余量为聚合物PLGA。

本发明所述的医用可降解吸收PLGA-Mg系复合材料植入体，其特征还在于，

所述的镁丝主要成分为镁，同时还含有铝（Al）、锌（Zn）、锰（Mn）中的一种或者几种；

其中，铝（Al）：2.5~4.0wt.%，锌（Zn）：0.5~1.5wt.%，锰（Mn）：0.2~1.0wt.%，镁为余量。

所述的镁丝直径为0.01mm～1mm。，

所述的聚合物按重量百分比，PLGA由75%乳酸PLA和25%羟基乙酸PGA组成。

所述PLGA-Mg系复合材料植入体是致密结构。

所述PLGA-Mg系复合材料植入体为治疗用骨修复器械，用于制备骨组织修复支架、接骨器、固定螺丝、固定铆钉、夹骨板、接骨套等。

本发明还提供了如权利要求1所述医用可降解吸收PLGA-Mg系复合材料植入体的制备方法，该制备方法的步骤如下：

步骤一：先将聚合物PLGA按质量体积比1∶10的比例溶于二氯甲烷中，待聚合物PLGA完全溶解后，按聚合物PLGA重量百分比，加入0.5～4%的镁丝，用机械搅拌均匀；

步骤二：在室温条件下，待二氯甲烷挥发2/3之后，将聚合物PLGA溶液倾倒于聚四氟乙烯薄板上，让二氯甲烷完全挥发，在聚四氟乙烯薄板上得到PLGA-Mg系复合材料薄片，取下PLGA-Mg系复合材料薄片；

步骤三：经机械加工制成致密结构PLGA-Mg系复合可降解材料植入体；

所述的机械加工法为热压，热压是将步骤二中获得的PLGA-Mg系复合材料薄片在炉温100～140℃条件下保温5～25min，然后取出保持在100～140℃温度，在5～15min内，以10～20MPa的压力热压成胚料，待胚料自然冷却后得到PLGA-Mg系复合材料植入体。

本发明可降解吸收性PLGA-Mg系复合材料医用植入体，通过镁丝与PLGA的复合，在镁丝表面形成高分子覆盖层，降低了镁的腐蚀速率，延缓其降解，并保证PLGA系复合材料为医用植入体提供较好的力学强度。同时也会让镁在降解过程中，于复合物表面形成钙磷盐的沉积，在一定程度上能促进骨细胞的粘附与生长，解决了现有可降解吸收生物医用镁合金材料存在的，在人体内降解过快，而聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物PLGA存在力学性能差的问题。

附图说明

图1是本发明PLGA-Mg系复合材料植入体拉伸性能曲线图；

图2是本发明PLGA-Mg系复合材料植入体浸泡在Hank's溶液中pH值的变化图。；

图3是本发明PLGA-Mg系复合材料植入体表面腐蚀形貌金相图；

图4是MC3T3成骨细胞在本发明PLGA-Mg系复合材料表面的生长形貌金相图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种医用可降解吸收PLGA-Mg系复合材料植入体，按重量百分比计，含有：镁丝（Mg）0.5～4%，余量为聚合物PLGA，所述的镁丝主要成分为镁，同时还含有铝（Al）、锌（Zn）、锰（Mn）中的一种或者几种；

其中，铝（Al）：2.5~4.0wt.%，锌（Zn）：0.5~1.5wt.%，锰（Mn）：0.2~1.0wt.%，镁为余量。

本发明所述的镁丝直径为0.01mm～1mm；所述的聚合物PLGA按重量百分比，由75%乳酸PLA和25%羟基乙酸PGA组成，所述的医用可降解吸收PLGA-Mg系复合材料植入体是致密结构，

本发明所述的PLGA-Mg系复合材料植入体为治疗用骨修复器械，用于制备骨组织修复支架、接骨器、固定螺丝、固定铆钉、夹骨板、接骨套等。

本发明医用可降解吸收PLGA-Mg系复合材料植入体的制备方法的步骤如下：

步骤一：先将聚合物PLGA按质量体积比1∶10的比例溶于二氯甲烷中，待聚合物PLGA完全溶解后，按聚合物PLGA重量百分比，加入0.5～4%的镁丝，用机械搅拌均匀；

步骤二：在室温条件下，待二氯甲烷挥发2/3之后，将聚合物PLGA溶液倾倒于聚四氟乙烯薄板上，让二氯甲烷完全挥发，在聚四氟乙烯薄板上得到PLGA-Mg系复合材料薄片，取下PLGA-Mg系复合材料薄片；

步骤三：经机械加工制成致密结构PLGA-Mg系复合可降解材料植入体；

所述的机械加工法为热压，热压是将步骤二中获得的PLGA-Mg系复合材料薄片在炉温100～140℃条件下保温5～25min，然后取出保持在100～140℃温度，在5～15min内，以10～20MPa的压力热压成胚料，待胚料自然冷却后得到PLGA-Mg系复合材料植入体。

实施例

实施例1

将PLGA按质量体积比1∶10的比例溶于二氯甲烷中，再分为两份，然后按聚合物PLGA重量百分比，向两份溶液中分别加入2%和4%、长度为3mm的镁丝，待二氯甲烷挥发2/3之后，然后将具有一定粘度的两份混合溶液分别倾倒于聚四氟乙烯板上，待混合溶剂完全挥发后，在聚四氟乙烯板上取下两块复合材料薄膜，再将上述得到的两块复合材料薄膜在140℃条件下预热15min，预热后在20MPa、120℃的条件下热压10min，形成两块胚料，待胚料在室温条件下自然冷却后得到PLGA-Mg系复合材料

实施例2

将实施例1中得到的两块复合材料裁剪成宽度2mm，长度40mm，厚度1mm的薄片，在室温条件下进行拉伸试验，采用0.5mm/min拉伸速率拉伸，得到如图1所示的PLGA-Mg系复合材料室温拉伸性能曲线。

实施例3

将实施例1中的PLGA-Mg系复合材料裁剪成10mm×10mm×1mm片状，依次用400、800、1200、2000#碳化硅（SiC）耐水砂纸打磨抛光，按照20ml/cm²的比例，将复合材料浸泡在Hank's溶液中，每天测量溶液的pH值，记录其pH值的变化如图2所示。

实施例4

将实施例3中浸泡的样品在1天、4天、7天后取出，喷金处理后在扫描电镜下观察浸泡后样品表面腐蚀形貌，其腐蚀形貌如图3所示。

实施例5

将实施例1中的复合材料裁剪成10mm×10mm×1mm片状，依次用400、800、1200、2000#碳化硅（SiC）耐水砂纸打磨抛光，然后在75%酒精中浸泡消毒4h。消毒完成后，采用MC3T3成骨细胞在直接接触条件下评价本发明得到的PLGA-Mg系复合物的细胞毒性。

MC3T3成骨细胞在复合材料表面分别培养1天、3天、5天，在每个培养时间段完成后，取出样品后用体积分数2.5%的戊二醛固定2小时，并采用梯度酒精进行脱水处理，喷金处理后在扫描电镜下观察MC3T3成骨细胞在复合材料表面的生长形貌，MC3T3成骨细胞生长形貌如图4所示。

上述实施方式只是本发明的几个实例，不是用来限制本发明的实施与权利范围，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括在本发明申请专利范围内。

Claims (7)

1.一种医用可降解吸收PLGA-Mg系复合材料植入体，其特征在于：按重量百分比计，含有：镁丝（Mg）0.5～4%，余量为聚合物PLGA。

2.根据权利要求1所述的医用可降解吸收PLGA-Mg系复合材料植入体，其特征在于，所述的镁丝主要成分为镁，同时还含有铝（Al）、锌（Zn）、锰（Mn）中的一种或者几种；

其中，铝（Al）：2.5~4.0wt.%，锌（Zn）：0.5~1.5wt.%，锰（Mn）：0.2~1.0wt.%，镁为余量。

3.根据权利要求1所述的医用可降解吸收PLGA-Mg系复合材料植入体，其特征在于，所述的镁丝直径为0.01mm～1mm。

4.根据权利要求1所述的PLGA-Mg系复合材料植入体，其特征在于，所述的聚合物PLGA按重量百分比，由75%乳酸PLA和25%羟基乙酸PGA组成。

5.根据权利要求1所述的医用可降解吸收PLGA-Mg系复合材料植入体，其特征在于：所述PLGA-Mg系复合材料植入体是致密结构。

6.根据权利要求1所述的医用可降解吸收PLGA-Mg系复合材料植入体，其特征在于：所述PLGA-Mg系复合材料植入体为治疗用骨修复器械，用于制备骨组织修复支架、接骨器、固定螺丝、固定铆钉、夹骨板、接骨套等。

7.所述权利要求1医用可降解吸收PLGA-Mg系复合材料植入体的制备方法，该制备方法的步骤如下：

步骤一：先将聚合物PLGA按质量体积比1∶10的比例溶于二氯甲烷中，待聚合物PLGA完全溶解后，按聚合物PLGA重量百分比，加入0.5～4%的镁丝，用机械搅拌均匀；

步骤二：在室温条件下，待二氯甲烷挥发2/3之后，将聚合物PLGA溶液倾倒于聚四氟乙烯薄板上，让二氯甲烷完全挥发，在聚四氟乙烯薄板上得到PLGA-Mg系复合材料薄片，取下PLGA-Mg系复合材料薄片；

步骤三：经机械加工制成致密结构PLGA-Mg系复合可降解材料植入体；

所述的机械加工法为热压，热压是将步骤二中获得的PLGA-Mg系复合材料薄片在炉温100～140℃条件下保温5～25min，然后取出保持在100～140℃温度，在5～15min内，以10～20MPa的压力热压成胚料，待胚料自然冷却后得到PLGA-Mg系复合材料植入体。

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