CN103920197A

CN103920197A - 一种可降解中空髓内针及其应用

Info

Publication number: CN103920197A
Application number: CN201410145057.0A
Authority: CN
Inventors: 聂和民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2014-07-16

Abstract

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种可降解中空髓内针及其应用。它包括圆柱状固定本体（1），所述固定本体（1）由可降解材料制备而成，所述固定本体（1）内部设有用于负载游离药物或药物缓释微球的内部空腔（2），所述固定本体（1）的侧壁上设有用于释放药物的侧面开口（3）；所述固定本体（1）的外壁上设有保护膜涂层（4），以调整固定本体（1）的降解速率。本发明所述髓内针可以在骨折愈合过程中起固定作用，另外本发明还提供所述可降解中空髓内针还可以负载药物。

Description

一种可降解中空髓内针及其应用

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种可降解中空髓内针及其应用。

背景技术

骨折后可采用外固定支架固定，但患者生活质量差，护理不方便，并可引起针道感染、骨髓炎等并发症。外科内固定材料的诞生使得骨折固定更为方便和稳定，极大地有利于骨折愈合和功能恢复。目前临床常用的内固定材料多为不锈钢、钛合金和纯钛等，然而这些材料均为惰性材料，在体内几乎不降解（吸收），而且此类金属材料的弹性模量远大于人骨，易产生应力遮挡效应，造成骨质疏松，且需二次手术取出，增加了患者的痛苦和医疗费用。高分子可降解材料虽然具备良好的生物相容性，但力学性能不强，尚不宜应用于四肢长骨骨折固定。早在20世纪初不锈钢和钛合金发明之前，镁合金就被引入骨科领域，但因降解太快而未能推广应用。

髓内针，一种常用骨科内固定材料，配合外固定锁钉等在断指、断腕、断掌、断肢再植等手术中非常重要，尤其用于骨盆骨折、跟骨骨折等应急较大的骨折。现有髓内针，如克氏针，为不可降解材料，术后必须将其拔出，易造成二次创伤；现有髓内针均为内部实心结构，只是起到内固定作用，不可以搭载促进骨再生的药物等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种可降解中空髓内针及其应用，该髓内针由可降解材料制备而成，外部设有保护膜涂层，控制降解速度，内部为中空，既可以在骨折愈合过程中起固定作用，又可以在针内搭载药物等，促进新骨生成和骨折愈合。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种可降解中空髓内针，包括圆柱状固定本体，所述固定本体内部设有用于负载游离药物或药物缓释微球的内部空腔，所述固定本体的侧壁上设有用于释放内部空腔中药物的侧面开口；所述固定本体的外壁上设有保护膜涂层；所述固定本体是由可降解材料制备而成的固定本体。

所述保护膜涂层的厚度优选为10微米-100微米。

所述固定本体由可降解镁合金制备而成。所述镁合金优选为Mg-Zn-Zr合金，降解产生的镁离子是人体必需离子，对人体无害。

所述保护膜涂层为Ca-P涂层。镁合金表面涂层或改性有很多种方法，如微弧氧化等，它们的目的都旨在控制镁合金的降解速率。

所述固定本体的外径为2mm-12mm，内径为1mm-11mm，长度由实际需要决定，一般为150mm-400mm。

所述固定本体内部中空，可利用水凝胶体系负载各种游离药物或药物缓释体系。

本申请还提供了可降解中空髓内针在负载药物方面的应用，药物通过载体填充在所述可降解中空髓内针的内部空腔内。优选方案：游离药物或药物缓释微球包埋在海藻酸钠水凝胶内，所述海藻酸钠水凝胶填充于可降解中空髓内针的内部空腔内。

所述药物优选为促进新骨生成和骨折愈合方面的药物。

与现有技术相比，本发明的优势在于:

1.现有骨折中应用的内固定材料都是不可降解材料做成，术后需将其取出，会对患者造成二次创伤。本发明利用镁合金可降解材料制作出类似克氏针的髓内针，并对其进行涂层，控制降解速率，术后随着骨折的愈合，会在体内降解，不必将其取出。

2.现有髓内针都是实心结构，在整个愈合过程中只起固定作用。本发明旨在发明一种可降解内部空心的髓内针，既可以在骨折愈合过程中起固定作用，又可以在针内搭载游离药物或药物缓释体系等，促进新骨生成和骨折愈合。

附图说明

图1是本发明所述可降解中空髓内针的整体结构示意图；

图2是本发明所述可降解中空髓内针的横截面放大结构示意图；

其中，1是固定本体，2是内部空腔，可由海藻酸盐水凝胶或其他水凝胶填充，3是侧面开口，4是保护膜涂层，5是游离药物或药物缓释载体。

图3是本发明所述可降解中空髓内针内核-壳微球的制备示意图；

其中，6是高压电源，7是内乳化液泵，8是外乳化液泵，9是外针，10是内针，11是培养皿。

图4是本发明所述可降解中空髓内针侧面开口部位的扫描电镜图，图中显示海藻酸钠水凝胶内均匀分布着核-壳微球。

图5是本发明所述可降解中空髓内针固定胫骨骨折的X线片图。

图6是本发明所述可降解中空髓内针修复胫骨骨折的X线片图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明所述可降解中空髓内针，包括圆柱状固定本体1，所述固定本体1内部设有用于装载药物5的内部空腔2，所述固定本体1的侧壁上设有用于释放药物的侧面开口3；所述固定本体1的外壁上设有保护膜涂层4；所述固定本体1是由可降解材料制备而成的固定本体。所述保护膜涂层4的厚度为10微米-100微米。

制备方法：

我们利用高应变速率轧制高效制备的Mg-Zn-Zr超细晶粒镁合金（型号ZK60）制作髓内针，其晶粒细小均匀、同时具有高强度和高塑性。其屈服强度为307MPa，抗拉强度为371MPa，断后延伸率为26%，满足骨支架材料所需的机械性能。我们可以通过对板材进行线切割或者直接利用模具轧制如图1所示髓内针。根据临床实际需要，针尺寸为：外径2-12mm，内径1-11mm，长度由手术部位及实际需要决定。针的侧面留有一缺口，可以让针内的药物或生长因子从此释放出来。

我们把镁合金板材利用线切割做成外径2mm-12mm，内径1mm-11mm的中空髓内针，然后将合金表面打磨，除去表面氧化物，再在无水乙醇中超声洗涤，然后在63℃碱溶液中除去表面杂质，2%H₃PO₄和H₂SO₄溶液中对其表面进行氧化，然后将其置入磷酸浴溶液（成分见表一）中，用NaOH和H₃PO₄将其pH值调至4.0左右，60℃左右保持30分钟，让其充分涂层。根据实际需要，可以重复多次涂层，得涂层厚度约50微米，调节所制备的髓内针的降解速率。

表1：磷酸浴溶液成分

实施例2：

包埋BMP-7与PDGF-BB的核-壳结构微球的制备，制备过程如图3所示：

（1）将PDGF-BB溶于去离子水制成浓度10μg/ml的水相；将聚乳酸-聚羟基乙酸复合材料溶于二氯甲烷制成质量体积百分比（克/毫升）为10%的有机相，水相和有机相按体积百分比为1:10混合后超声乳化，得乳化液I；按同样方法将BMP-7溶于去离子水制成浓度10μg/ml的水相；将聚乳酸溶于乙酸乙酯制备得到质量体积比百分比（克/毫升）为3%的有机相，水相和有机相按体积比为1:10混合后超声乳化，得乳化液II；所述复合材料中聚乳酸-聚羟基乙酸的质量比为：50:50；

（2）采用同轴静电喷雾技术，将乳化液I和乳化液II分别喷入静电喷雾装置的同轴针的外针和内针中，控制内针中物质的流速为1.2ml/h，控制外针中物质的流速为1.5ml/h，在同轴针下方10cm处，用装满无水乙醇的培养皿接收制备的微球，然后水洗，再离心，冷冻干燥。

静电喷雾装置的同轴针由316L不锈钢制成，制壳针管的外径为0.72mm，内径为0.50mm，制核针管的外径为0.40mm和内径为0.20mm，装置通过两个注射器泵分别将PDGF-BB/核物料、BMP-7/壳物料通过不同的管道喷入同轴针，在同轴针下方10cm处，用装满无水乙醇的培养皿接收制备的微球，以防微球凝聚。收集到的微球慢速离心后用去离子水清洗，再次离心后冻干，制得核与壳内分别包埋BMP-7与PDGF-BB的双层微球。

所述核壳结构微球的外径为20微米，所述核与壳的质量比为：1:4，生长因子在核中的质量百分比为0.0033%，生长因子在壳中的质量百分比为0.001%。

为了将包埋BMP-7与PDGF-BB的双层微球固定并方便与中空髓内针本体结合，我们制备了可注射性海藻酸钠水凝胶。制备过程如下：

分别称取一定量的海藻酸钠和包埋BMP-7与PDGF-BB的核-壳微球（微球/海藻酸钠质量比0.25），加入适量蒸馏水，搅拌均匀制备2.5%的海藻酸钠溶液。按钙离子与羧基的摩尔比为0.5称取碳酸钙，超声分散均匀后加入海藻酸钠溶液中，搅拌均匀。另外按葡萄糖酸内酯与钙离子的摩尔比为0.6称取葡萄酸内酯，加入海藻酸钠-碳酸钙的混合液中，搅拌混合均匀。此方法利用葡萄糖酸内酯分解碳酸钙缓慢释放钙离子产生均匀钙源，形成均匀的负载了核-壳微球的可注射性水凝胶。将其注入所述髓内针，从侧面的开口处可见凝胶内微球均匀分布（图4）。

经以上各步骤，制备出了可控制降解速率的、可降解的、可搭载药物的中空髓内针，其能够稳定地固定胫骨骨折部位（图5），高效地修复骨折部位并且术后12周髓内针完全降解（图6）。

上述以较佳实例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效替换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种可降解中空髓内针，包括圆柱状固定本体（1），其特征是，所述固定本体（1）内部设有用于装载游离药物或药物缓释微球的内部空腔（2），所述固定本体（1）的侧壁上设有用于释放内部空腔（2）中药物的侧面开口（3）；所述固定本体（1）的外壁上设有保护膜涂层（4）；所述固定本体（1）是由可降解材料制备而成的固定本体。

2.根据权利要求1所述可降解中空髓内针，其特征是，所述固定本体（1）由可降解镁合金制成。

3.根据权利要求1或2 所述可降解中空髓内针，其特征是，所述固定本体（1）的外径为2mm -12mm，内径为1 mm -11 mm，长度由实际需要决定。

4.根据权利要求1或2所述可降解中空髓内针，其特征是，所述保护膜涂层（4）的厚度为10微米-100微米。

5.根据权利要求1或2所述可降解中空髓内针，其特征是，所述保护膜涂层为Ca-P涂层。

6.权利要求1-5之一可降解中空髓内针在负载药物方面的应用，其特征是，药物通过载体填充在所述可降解中空髓内针的内部空腔内。

7.根据权利要求6所述应用，其特征是，游离药物或药物缓释微球包埋在海藻酸钠水凝胶内，所述海藻酸钠水凝胶填充于可降解中空髓内针的内部空腔内。

8.根据权利要求6或7所述应用，其特征是，所述药物为促进新骨生成和骨折愈合方面的药物。