CN104324415A

CN104324415A - 多元氨基酸聚合物-羟基磷灰石骨修复材料、支撑型植入物及制备方法

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Publication number: CN104324415A
Application number: CN201410612743.4A
Authority: CN
Inventors: 严永刚; 任浩浩; 刘朋真; 李鸿; 吕国玉; 徐璠; 王鹏; 郝新彦; 樊小霞
Original assignee: SICHUAN GUONA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SICHUAN GUONA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-11-04
Filing date: 2014-11-04
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2034-11-04
Also published as: US20170327643A1; US10654974B2; CN104324415B; WO2016070501A1

Abstract

多元氨基酸聚合物-羟基磷灰石骨修复材料、支撑型植入物及制备方法。该修复材料由ε-氨基己酸与其它α-氨基酸组成的多元氨基酸聚合物和改性羟基磷灰石成分构成，其中的改性羟基磷灰石成分为由医学中可以接受且溶解性大于羟基磷灰石的钙盐作为改性成分，与羟基磷灰石共同组成改性羟基磷灰石，改性成分钙盐与羟基磷灰石的质量比为(2~20) : (98~80)，改性羟基磷灰石为所述骨修复材料质量的10~70%；多元氨基酸聚合物中的ε-氨基己酸为多元氨基酸聚合物总摩尔量的60~99%。用该修复材料制备的支撑型植入物在组织液作用下可发生表面微降解，在能快速释放大量钙/磷离子，从而有利于快速促进骨组织快速愈合的同时，还能稳定保持足够的力学强度，满足组织愈合过程中力学支撑的基本需求。

Description

多元氨基酸聚合物-羟基磷灰石骨修复材料、支撑型植入物及制备方法

技术领域

本发明涉及一种医用骨修复材料、相应的骨修复制品及其制备方法，特别是一种多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料、相应的支撑型骨修复植入物及制备方法。

背景技术

临床骨组织修复用的产品可分为填充型和支撑型两类。填充型骨修复物多用于对创伤、肿瘤以及结核等挖出后的填充性植入；支撑型骨修复物则能提供基本力学支撑需求而用于对脊柱、四肢、头部等因病变或者外伤造成的骨缺损修复的植入物。

对于支撑型骨修复物而言，在植入部位提供所需的基本力学支撑，是其应具有的重要基本功能和作用，目前主要采用的是金属和合成材料。高分子材料近年来被广泛的使用于人体硬组织损伤和疾病的修复与重建，并表现出优异的性能，如PEEK（聚醚醚酮）被认为具有良好生物力学相容的硬组织替代材料，被广泛用做脊柱修复矫正等， UHMWPE（超高分子量聚乙烯）在人造关节中具有广泛的用途。与PEEK、UHMWPE一样，非降解型高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香酸酯、聚硅氧烷、聚甲醛等大部分高强度高分子材料都是生物惰性材料，具有良好的物理机械性能，在生物环境中能长期保持稳定，不发生降解、交联等，一般长期植入体内、在稳定承力部位使用，但由于其不能与骨组织完全融合，所以在硬组织修复和重建方面的功能有限。纳米羟基磷灰石/聚酰胺（nHA/PA66）复合材料，是目前临床应用的一类骨支撑体修复材料，具有良好的生物相容性、生物活性、生物安全性，在颈椎、胸腰椎等承重骨的修复和替代中表现出良好的临床效果。该复合材料很难降解，适合支撑部位的长期植入使用。

发明内容

针对上述情况，本发明提供了一种在体内其表面可微降解、能快速释放钙/磷离子并具有较高力学强度保持的新形式的多元氨基酸共聚物-羟基磷灰石类型的骨修复材料，并进一步提供相应的支撑型复合骨植入物，及其制备的方法。

由于自然骨是由弱结晶的纳米羟基磷灰石与胶原形成的天然纳米复合结构；骨胶原是由天然氨基酸按照特定顺序排列组成的高分子多维结构，因此合成具有与人体胶原结构具有相近组成和结构的氨基酸聚合物，并将聚合物与改性HA复合，得到与骨组织类似的材料为制备支撑型复合骨植入物提供了依据。

本发明的多元氨基酸聚合物-羟基磷灰石骨修复材料，由ε-氨基己酸与其它α-氨基酸组成的多元氨基酸聚合物和羟基磷灰石成分构成，其中的羟基磷灰石成分为由医学中可以接受且溶解性大于羟基磷灰石的钙盐作为改性成分，与羟基磷灰石共同组成的改性羟基磷灰石，其中：

——改性羟基磷灰石中所述的改性成分钙盐与羟基磷灰石的质量比为(2~20):(98~80)，优选的质量比为(5~15):(95~85)。

——改性羟基磷灰石的质量为所述骨修复材料质量的10%~70%，优选为25%~55%；

——多元氨基酸聚合物中的ε-氨基己酸为多元氨基酸聚合物总摩尔量的60~99%，优选为85~95%，其余为其它氨基酸。

在上述的改性羟基磷灰石中，所述用于改性的钙盐，以通过离子交换和原位分散聚合等方式进入羟基磷灰石晶格的形式为优选，使其在仍然保持有羟基磷灰石基本结构的基础上，由于改性钙盐进入其晶格导致了其结晶结构的不稳定，溶解性增加，从而更有利于其钙/磷离子的快速释放，提高了其表面活性。因此，所述改性钙盐的用量过低会影响改性效果。实验显示，改性后羟基磷灰石的钙/磷离子释放浓度，可以比未改性羟基磷灰石提高1~3.5倍，有利于促进骨组织的快速愈合。

为了获得快速释放钙/磷离子的羟基磷灰石，所述用于改性的医学中可以接受的钙盐，通常可以包括但不限于如磷酸氢钙（CaHPO₄·2H₂O）、磷酸二氢钙（Ca(H₂PO₄)₂.H₂O）、硫酸钙（CaSO₄）、柠檬酸钙（(C₆H₅O₇)₂Ca₃·4H₂O）和甘油磷酸钙（C₆H₁₄Ca₂O₁₂P₂）等常用钙盐中的至少一种。

已有研究表明，虽然合成的聚酰胺PA-66不能被酯酶降解，但可以被木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和糜蛋白酶降解，只是降解程度很低，其中降解木质素菌株对PA-66具有很低程度的降解。6-氨基己酸聚合形成的聚酰胺6降解也很困难，只有聚合度小于等于6的低聚物才可能被黄杆菌菌株（K172的P-EⅠ，F-EⅡ，EⅢ）、假单胞菌株NK87（P-EⅡ）和6-氨基己酸低聚物水解酶（E-Ⅲ）降解。但自然界生物合成的蛋白质和多肽蚕丝、胶原都具有PA的结构，而这些物质却是生物可降解的。因此控制聚氨基酸的组成和结构，是获得具有表面降解性能的多元氨基酸共聚物是关键。

本发明上述骨修复材料组成中所述的由ε-氨基己酸与其它α-氨基酸形成的多元氨基酸聚合物，可以参照包括本申请人已获得专利的公开号为CN101342383的“聚合物形式的组织修复材料及制备方法”等已有报道/使用的方式制备得到。其中，除ε-氨基己酸外所述的α-氨基酸，可优选弱碱性或中性的氨基酸，可在如甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、蛋氨酸和羟脯氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸等中选择。在人体内，该聚合物会逐步降解，降解半衰期可通过ε-氨基己酸比例的多少而调整，且其部分降解产物是人体自身蛋白质构成的必需成分，因而能够克服目前复合生物材料的降解不可控和/或降解过程及降解产物的不良刺激反应，或者因不降解而导致与组织无法融合等缺陷。

研究显示，依据材料结构中的分子链在水和酶的攻击下的断链速度与水分子或者酶分子进入材料内部速度的不同，可降解材料的降解方式可以有本体降解和表面腐蚀降解两大类。材料分子的断链速度小于水和酶进入分子速度时，材料表面分子链和内部分子可一起断链，表现为本体降解。反之，分子链的断链速度大于水和酶进入材料内部的速度时，分子链的断链则主要发生在材料表面，因而表现为表面腐蚀降解。

材料在降解的同时，通常会伴随材料本身力学强度的损失。对于本体降解材料，由于内外部分子链同时断裂，材料表现为力学性能在降解初期就出现快速下降，随着降解时间的延长，材料全部转变为低分子物，成为胶态物，不能提供任何力学支撑作用，因而该类材料不适合用于支撑型骨植入物。对于表面腐蚀降解材料，由于断链主要发生在材料表面，因而其仍然能够维持较高的力学强度。实验结果显示，本发明上述的骨修复材料及其相应的支撑型复合骨植入物等制品，在体内组织液的作用下仅有3~30wt%、甚至仅为5~15wt%的表面微腐蚀降解的失重。显然，表面腐蚀降解材料是作为支撑型骨修复植入物的理想之选。

本发明上述的多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料的制备，基本过程是在惰性气体保护下，将所述的改性成分钙盐、羟基磷灰石、ε-氨基己酸和其它氨基酸单体加入水中，使氨基酸在水中溶解形成为氨基酸的溶液，溶解度相对较大的微溶或可溶钙盐改性成分与羟基磷灰石可通过表面进行离子交换，并搅拌下逐步升温至150~180℃混合脱水（建议最好缓慢升温，例如以5-10℃/分钟的速度升温，以便能逐渐脱水），然后继续升温至≤280℃的熔融状态下，进行原位聚合复合反应，得到所述的多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料。其中所述原位聚合反应的更好温度条件为180~260℃。为更有利于聚合反应能逐步温和进行，保证产物的质量，所述脱水后的升温也以5-10℃/分钟的速度为优选。

在上述基本制备过程基础上，进一步的优选方式，是所述的原位聚合反应可分两步进行：所述脱水后的混合物料先在200~230℃条件下进行第一步的原位进行聚合复合反应2~5小时，然后再升温至~260℃进行第二步聚合反应2~5小时，反应结束并冷却后，得到所述的骨修复材料。

以本发明的上述多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料为原料，以常规注塑成型方式加工，可以制备得到具有所需要的适当形状可供实际使用的支撑型复合骨植入物。例如可为直径2~50mm，高度5~150mm的实心圆柱体，或内径2~50mm，外径5~600mm，高度为4~150mm的中空圆柱体，或为边长2~150mm的立方体、上/下底分别为1~28mm/5~30mm的梯形块，以及其它所需要的不规则形状体（如包括椎板修复用的H形、Y形、拱形等多种仿人骨组织的形状）。

所述的注成型加工，一般情况下在温度160~280℃和40~180MPa压力条件下进行都是允许的，进一步优选的注塑加工方式可以选择在180~240℃温度，和/或80~150MPa压力的条件下进行。实验显示，注塑温度和/或压力在所述的范围内的改变，一般不会对所得产物的性能产生影响。

此外，进行所述注塑成型加工时，采用直径为1~5mm的颗粒状（必要时可进行适当的粉碎加工）多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料为原料，是一种更为可取的选择。

实验结果显示，本发明上述方式得到的支撑型复合骨植入物，不仅抗压缩强度可达95~150MPa，通常可＞120 MPa，抗弯曲强度通常≥70 MPa（可达70~130MPa），并且当其压缩位移为0.6mm时，压缩力不小于3KN，与人体骨骼承力部位力学性能相当。同时，其植入体内后在组织液作用下的表面微降解失重如上述，一般可达3~30wt%，更好的微降解失重可为5~15wt%。在制备过程中，改变聚合反应的时间，和/或调整所用原料的分子量大小，可以实现对降解率高低的调整，从而实现既能快速释放和提供骨组织修复所需的钙/磷离子，有利于促进骨组织的快速愈合，同时又能够稳定保持所需的足够力学强度,满足组织愈合过程中力学支撑的基本需求。

根据实际需要，上述多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料的力学性能，还可以通过调整和改变组成中所述的多元氨基酸聚合物与改性羟基磷灰石的比例，和/或多元氨基酸聚合物中的ε-氨基己酸与所述其它α-氨基酸的比例，和/或制备过程中多元氨基酸聚合物的聚合度，以及减少改性羟基磷灰石的比例量，和/或增大多元氨基酸聚合物的分子量等方式，均可提高支撑型骨修复复合材料的力学强度，且制备方法简便，可适应对不同部位骨组织的修复，是一种可具有广泛适用范围的理想支撑型骨修复材料/植入物制品。

以下结合附图及实施例，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

附图说明

图1是改性羟基磷灰石材料与未改性的羟基磷灰石材料的SRD图。

具体实施方式

实施例1

分别取ε-氨基己酸、丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸、二水硫酸钙、羟基磷灰石122.5g、0.9g、0.8g、1.2g、4g、1.5g、13g、63.4g，加入250ml三颈瓶中，加入70ml蒸馏水，通氮气保护，搅拌下以5-10℃/分钟的速度逐步升温至150℃~180℃缓慢脱水（脱水约70ml），继续逐步升温至210℃使其融化并于220℃条件下，逐步进行原位聚合复合反应3.5小时后停止，在氮气保护下冷却至室温，得到多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料，产率为91.2%。将得到的复合材料粉碎成为1~5mm的颗粒，在800℃燃烧测试无机物含量，测得复合材料中无机总量为39.5%，其中硫酸钙含量为5.5%，羟基磷灰石含量为34%。

将上述颗粒状的复合材料在160℃~250℃和60~150MPa压力条件下注塑成标准样条（即支撑型复合骨植入物），测得标准样条的抗压强度为143MPa，抗弯强度85MPa。在该注塑条件下，将该复合材料注塑成的24×12×10的腰椎支撑体（即支撑型复合骨植入物），抗压压力可达10480N（形变3mm）。

将该多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石支撑型复合骨植入物（试验样）在模拟体液中进行降解和生物活性试验，以相同比例未改性磷灰石的多元氨基酸/羟基磷灰石支撑型复合骨植入物为对照。浸泡12周后，试验样钙离子的浓度为对照样的2.3倍，磷离子浓度为对照样的2.1倍；表面沉积物分析发现，试验样浸泡3天后，样品表面即被沉积物磷灰石覆盖，而对照样为7天。此结果表明试验样具有更高的钙磷离子释放浓度和更多的表面活性位点，而这些位点是磷灰石形成的关键。降解方面，试验样前4周失重8%，然后保持稳定，稳定后的抗压强度保持85%，完全符合人体胸/腰椎置换修复要求。

对采用本发明方式改性后的羟基磷灰石材料与未经改性的常规羟基磷灰石材料进行的XRD图如图1所示。图中的2-Theta=25.7，31.8 是羟基磷灰石的特征峰。由图可见，以本发明方式改性后羟基磷灰石的结晶度明显低于未改性羟基磷灰石，表明用于改性的二水硫酸钙进入了羟基磷灰石晶格，明显降低了原羟基磷灰石的结晶度，使其晶体结构的稳定性降低，从而可具有更大的溶解性，有利于更快速地释放钙/磷离子。

实施例2

分别取ε-氨基己酸、丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸、柠檬酸钙、羟基磷灰石各122.5g、0.9g、0.8g、1.2g、4g、1.5g、10.5g、54.3g，加入250ml三颈瓶中，加入70ml蒸馏水，通氮气保护，搅拌逐步升温至150℃~200℃进行缓慢脱水后，继续升温至210℃使其融化，并于220℃进行原位聚合复合反应3.5小时后停止，在氮气保护下冷却至室温，得到多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料，产率为90.7%。把获得的复合材料粉碎成为1~5mm的颗粒，在800℃燃烧测试无机物含量，测得复合材料中钙磷盐总量为36%，其中柠檬酸钙含量为5.2%，羟基磷灰石含量为30.8%。

将上述颗粒状的复合材料在160℃~250℃和压力为60~150MPa的条件下注塑成标准样条，测得标准样条的抗压强度为145MPa，抗弯强度89MPa。在该注塑条件下，将该复合材料注塑成24×12×10的腰椎支撑体，其抗压压力可达10890N（形变3mm）。

将该多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石支撑型复合骨植入物在模拟体液中进行降解和生物活性试验，以相同比例未改性磷灰石的多元氨基酸/羟基磷灰石支撑型复合骨植入物为对照。浸泡12周后，试验样钙离子的浓度为对照样的2.7倍，磷离子浓度为对照样的2.5倍；表面沉积物分析发现，试验样浸泡3天后，样品表面即被沉积物磷灰石覆盖，而对照样为7天。降解方面，试验样浸泡12周后发现，前4周失重5.5%，然后保持稳定，稳定后的抗压强度保持88%，完全符合人体胸腰椎置换修复要求。

实施例3

分别取ε-氨基己酸、丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸、二水硫酸钙、羟基磷灰石各122.5g、0.9g、0.8g、1.2g、4g、4.8g、12.2g、60g，加入250ml三颈瓶中，加入70ml蒸馏水，通氮气保护，搅拌逐步升温至150℃~200℃进行缓慢脱水后，继续升温至210℃使其融化，并于220℃进行原位聚合复合反应3.5小时后停止，在氮气保护下冷却至室温，得到多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料，产率为91.2%。把获得的复合材料粉碎成为1~5mm的颗粒，在800℃燃烧测试无机物含量，测得复合材料中无机总量为37.5%，其中硫酸钙含量为5.2%，羟基磷灰石含量为32.3%。

将上述颗粒状的复合材料在160℃~250℃和压力60~150MPa的条件下注塑成标准样条，测得标准样条的抗压强度为142MPa，抗弯强度87MPa。在该注塑条件下，将该复合材料注塑成24×12×10的腰椎支撑体，其抗压压力可达11470N（形变3mm）。

将该多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石支撑型复合骨植入物在模拟体液中浸泡12周，前4周失重7.5%，然后保持稳定，稳定后的抗压强度保持86%，完全符合人体胸腰椎置换修复要求。

实施例4

分别取ε-氨基己酸、丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸、二水硫酸钙、羟基磷灰石各78.6g、8.9g、16.5g、5.8g、6.6g、14.6g、12.5g、56.5g，加入250ml三颈瓶中，加入70ml蒸馏水，通氮气保护，搅拌逐步升温至150℃~200℃进行缓慢脱水后，继续升温至210℃使其融化，并于220℃进行原位聚合复合反应3.5小时后停止，在氮气保护下冷却至室温，得到多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料，产率为90.9%。把获得的复合材料粉碎成为1~5mm的颗粒，在800℃燃烧测试无机物含量，测得复合材料中无机总量为37%，其中硫酸钙含量为5.5%，羟基磷灰石含量为31.5%。

将上述颗粒状的复合材料在160℃~250℃和压力为60~150MPa的条件下注塑成标准样条，测得标准样条的抗压强度为130MPa，抗弯强度72MPa。在该注塑条件下，将该复合材料注塑成24×12×10的腰椎支撑体，其抗压压力可达8900N（形变3mm）。

将该多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石支撑型复合骨植入物在模拟体液中浸泡12周，前4周失重10.5%，然后保持稳定，稳定后的抗压强度保持82%，完全符合人体胸腰椎置换修复要求。

实施例5

分别取ε-氨基己酸、丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸、磷酸氢钙、羟基磷灰石各122.5g、0.9g、0.8g、1.2g、4g、1.5g、11.7g、70.1g，，加入250ml三颈瓶中，加入70ml蒸馏水，通氮气保护，搅拌逐步升温至150℃~200℃进行缓慢脱水后，继续升温至210℃使其融化，并于220℃进行原位聚合复合反应3.5小时后停止，在氮气保护下冷却至室温，得到多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料，产率为91.5%。把获得的复合材料粉碎成为1~5mm的颗粒，在800℃燃烧测试无机物含量，测得复合材料中无机总量为42%，其中硫酸钙含量为6%，羟基磷灰石含量为36%。

将上述颗粒状的复合材料在160℃~250℃和压力为60~150MPa的条件下注塑成标准样条，测得标准样条的抗压强度为140MPa，抗弯强度82MPa。在该注塑条件下，将该复合材料注塑成24×12×10的腰椎支撑体，其抗压压力可达9950 N（形变3mm）。

将该多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石支撑型复合骨植入物在模拟体液中浸泡12周，前4周失重3.5%，然后保持稳定，稳定后的抗压强度保持89%，完全符合人体胸腰椎置换修复要求。

实施例6

分别取ε-氨基己酸、丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸、二水硫酸钙、羟基磷灰石各122.5g、0.9g、0.8g、1.2g、4g、1.5g、11.4g、58.7g，加入250ml三颈瓶中，加入70ml蒸馏水，通氮气保护，搅拌逐步升温至150℃~200℃进行缓慢脱水后，继续升温至210℃使其融化，并于220℃进行原位聚合复合反应3.5小时后停止，在氮气保护下冷却至室温，得到多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料，产率为90.9%。把获得的复合材料粉碎成为1~5mm的颗粒，在800℃燃烧测试无机物含量，测得复合材料中无机总量为37.5%，其中硫酸钙含量为5%，羟基磷灰石含量为32.5%。

将上述颗粒状的复合材料在160℃~250℃和压力为60~150MPa的条件下注塑成标准样条，测得标准样条的抗压强度为143MPa，抗弯强度89MPa。在该注塑条件下，将该复合材料注塑成16×13×9的颈椎支撑体，其抗压压力可达9835 N（形变3mm）。

将该多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石支撑型复合骨植入物在模拟体液中浸泡12周，前4周失重7%，然后保持稳定，稳定后的抗压强度保持87%，完全符合人体胸腰椎置换修复要求。

实施例7

分别取ε-氨基己酸、丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸、二水硫酸钙、羟基磷灰石各122.5g、0.9g、0.8g、1.2g、4g、1.5g、9.9g、53g，加入250ml三颈瓶中，加入70ml蒸馏水，通氮气保护，搅拌逐步升温至150℃~200℃进行缓慢脱水后，继续升温至210℃使其融化，并于220℃进行原位聚合复合反应3.5小时后停止，在氮气保护下冷却至室温，得到多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料，产率为90.6%。把获得的复合材料粉碎成为1~5mm的颗粒，在800℃燃烧测试无机物含量，测得复合材料中无机总量为35%，其中硫酸钙含量为4.5%，羟基磷灰石含量为30.5%。

将上述颗粒状的复合材料在160℃~250℃和压力为60~150MPa的条件下注塑成标准样条，测得标准样条的抗压强度为145MPa，抗弯强度90MPa。在该注塑条件下，将该复合材料注塑成26×12×10的腰椎支撑体，其抗压压力可达11980 N（形变3mm）。

将该多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石支撑型复合骨植入物在模拟体液中浸泡12周，前4周失重6%，然后保持稳定，稳定后的抗压强度保持87%，完全符合人体胸腰椎置换修复要求。

实施例8

分别取ε-氨基己酸、丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸、二水硫酸钙、羟基磷灰石各122.5g、0.9g、0.8g、1.2g、4g、1.5g、8.4g、46.5g，加入250ml三颈瓶中，加入70ml蒸馏水，通氮气保护，搅拌逐步升温至150℃~200℃进行缓慢脱水后，继续升温至210℃使其融化，并于220℃进行原位聚合复合反应3.5小时后停止，在氮气保护下冷却至室温，得到多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料，产率为90.2%。把获得的复合材料粉碎成为1~5mm的颗粒，在800℃燃烧测试无机物含量，测得复合材料中无机总量为32%，其中硫酸钙含量为4%，羟基磷灰石含量为28%。

将上述颗粒状的复合材料在160℃~250℃和压力为60~150MPa的条件下注塑成标准样条，测得标准样条的抗压强度为147MPa，抗弯强度95MPa。在该注塑条件下，将该复合材料注塑成24×12×8的腰椎支撑体，其抗压压力可达13670 N（形变3mm）。

将该多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石支撑型复合骨植入物在模拟体液中浸泡12周，前4周失重5%，然后保持稳定，稳定后的抗压强度保持89%，完全符合人体胸腰椎置换修复要求。

实施例9

分别取ε-氨基己酸、丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸、磷酸氢钙、羟基磷灰石各122.5g、0.9g、0.8g、1.2g、4g、1.5g、7.7g、50.5g，加入250ml三颈瓶中，加入70ml蒸馏水，通氮气保护，搅拌逐步升温至150℃~200℃进行缓慢脱水后，继续升温至210℃使其融化，并于220℃进行原位聚合复合反应3.5小时后停止，在氮气保护下冷却至室温，得到多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料，产率为90.5%。把获得的复合材料粉碎成为1~5mm的颗粒，在800℃燃烧测试无机物含量，测得复合材料中无机总量为34%，其中磷酸氢钙含量为4.5%，羟基磷灰石含量为29.5%。

将上述颗粒状的复合材料在160℃~250℃和60~150MPa压力条件下注塑成标准样条，测得标准样条的抗压强度为143MPa，抗弯强度95MPa。在该注塑条件下，将该复合材料注塑成24×12×10的腰椎支撑体，其抗压压力可达11800 N（形变3mm）。

将该多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石支撑型复合骨植入物在模拟体液中进行降解和生物活性试验，以相同比例未改性磷灰石的多元氨基酸/羟基磷灰石支撑型复合骨植入物为对照。浸泡12周后，试验样钙离子的浓度为对照样的1.6倍，磷离子浓度为对照样的1.3倍。前4周失重2%，然后保持稳定，稳定后的抗压强度保持90%，完全符合 人体颈椎 置换修复要求。

实施例10

分别取ε-氨基己酸、丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸、磷酸氢钙、羟基磷灰石各122.5g、0.9g、0.8g、1.2g、4g、1.5g、9.1g、60.1g，加入250ml三颈瓶中，加入70ml蒸馏水，通氮气保护，搅拌逐步升温至150℃~200℃进行缓慢脱水后，继续升温至210℃使其融化，并于220℃进行原位聚合复合反应3.5小时后停止，在氮气保护下冷却至室温，得到多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石骨修复材料，产率为91.0%。把获得的复合材料粉碎成为1~5mm的颗粒，在800℃燃烧测试无机物含量，测得复合材料中无机总量为38%，其中磷酸氢钙含量为5%，羟基磷灰石含量为33%。

将上述颗粒状的复合材料在160℃~250℃和压力为60~150MPa的条件下注塑成标准样条，测得标准样条的抗压强度为141MPa，抗弯强度87MPa。在该注塑条件下，将该复合材料注塑成14×11×9的颈椎支撑体，其抗压压力可达7857 N（形变3mm）。

将该多元氨基酸聚合物-改性羟基磷灰石支撑型复合骨植入物在模拟体液中浸泡12周，试验样钙离子的浓度为对照样的2.2倍，磷离子浓度为对照样的2.5倍。前4周失重2.5%，然后保持稳定，稳定后的抗压强度保持90%，完全符合人体颅骨置换修复要求。

对比例1

分别取ε-氨基己酸、丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸、柠檬酸钙、羟基磷灰石各122.5g、0.9g、0.8g、1.2g、4g、1.5g、26.2g、60.1g，加入250ml三颈瓶中，加入70ml蒸馏水，通氮气保护，搅拌逐步升温至150℃~200℃进行缓慢脱水。脱水完成后，继续升温至210℃使其融化，之后升温至220℃，进行原位聚合复合反应3.5小时后停止，在氮气保护下冷却至室温，产率为91.0%。把获得的复合材料粉碎成为1-5mm的颗粒，在800℃燃烧测试无机物含量，测得复合材料中无机总量为41%，其中磷酸氢钙含量为11%，羟基磷灰石含量为30%。

然后经过在160℃-250℃、注塑压力为60-150MPa的条件下，将上述复合材料注塑成标准样条，测得标准样条的抗压强度为152MPa，抗弯强度96MPa。在该注塑条件下，将该复合材料注塑成14×11×9的颈椎支撑体，其抗压压力可达8965 N（形变3mm）。

将该多元氨基酸聚合物/改性羟基磷灰石支撑型复合骨植入物（试验样）在模拟体液中进行降解和生物活性试验，以中国专利公开号CN101417149报道的未改性磷灰石的多元氨基酸/羟基磷灰石复合材料为对照样品，浸泡12周后，试验样钙离子的浓度为对照样的2.2倍，磷离子浓度为对照样的2.5倍。表面沉积物分析发现，试验样浸泡5天后，其表面即被沉积物磷灰石覆盖，而对照样则需14天。二者的标准力学样条在模拟体液中浸泡12周后，试验样的压缩强度下降10%，弯曲强度下降13%，对照样的压缩强度则下降36%，弯曲强度下降40%。表明钙、磷离子的快速释放有利于在本发明的骨植入物表面磷灰石沉积，且其在浸泡过程中的强度下降较小。

对比例2

选取四年成年牛致密骨，进行清洗、晾干，加工成22×10×10的椎体支撑体，在相同条件下测试抗压强度，其抗压压力为9498 N（形变3mm）。

将该牛骨支撑体在模拟体液中浸泡12周，失重15%，稳定后的抗压强度75%，抗压强度在浸泡液中下降较快。

对比例3

选取四年成年牛致密骨，进行清洗、晾干，加工成14×11×9的颈椎支撑体，在相同条件下测试抗压强度，其抗压压力为6580 N（形变3mm）。

将该牛骨支撑体在模拟体液中浸泡12周，失重15%，稳定后的抗压强度77.5%，抗压强度在浸泡液中下降较快。

对比例4

选取钛金属钛支撑体（22×10×10）在模拟体液中浸泡12周，失重0%，没有变化，表面没有生物活性。

Claims

1.多元氨基酸聚合物-羟基磷灰石骨修复材料，由ε-氨基己酸与其它α-氨基酸组成的多元氨基酸聚合物和羟基磷灰石成分构成，其特征是所述的羟基磷灰石成分为由医学中可以接受且溶解性大于羟基磷灰石的钙盐作为改性成分，与羟基磷灰石共同组成改性羟基磷灰石，其中：

——改性羟基磷灰石中所述的改性成分钙盐与羟基磷灰石的质量比为(2~20):(98~80)，优选的质量比为(5~15):(95~85)；

2.如权利要求1所述的骨修复材料，其特征是所述改性羟基磷灰石中的钙盐以进入羟基磷灰石晶格的方式相互混合。

3.如权利要求1或2所述的骨修复材料，其特征是所述医学中可以接受的钙盐包括磷酸氢钙、磷酸二氢钙、硫酸钙、柠檬酸钙和甘油磷酸钙中的至少一种。

4.权利要求1至3之一所述多元氨基酸聚合物-羟基磷灰石骨修复材料的制备方法，其特征是在惰性气体保护下，将所述改性成分的钙盐、羟基磷灰石、ε-氨基己酸和其它氨基酸单体加入水中，搅拌下逐步升温至150~180℃搅拌混合脱水后，继续升温至≤280℃的熔融状态下进行原位聚合复合反应，得到所述的骨修复材料。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征是所述在熔融状态下进行原位聚合反应的温度为180~260℃。

6.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征是所述的原位聚合反应分两步进行，所述脱水后的混合物料先在200℃~230℃条件下原位进行第一步聚合复合反应2~5小时，然后升温至230℃~260℃进行第二步的聚合反应2~5小时，冷却后得到所述的骨修复材料。

7.由权利要求1至3之一所述的多元氨基酸聚合物-羟基磷灰石骨修复材料制备的支撑型骨修复植入物，其特征是其压缩强度为95~150MPa，弯曲强度为70~130MPa。

8.制备权利要求7所述支撑型骨修复植入物的方法，其特征是以权利要求1至3之一的多元氨基酸聚合物-羟基磷灰石骨修复材料为原料，在160~280℃温度和40~180MPa压力的条件下，经注塑成型得到。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征是所述的注塑成型为在180~240℃温度和/或80~150MPa压力条件下进行。

10.如权利要求8或9所述的制备方法，其特征是注塑成型的原料为粉碎至粒径为1~5mm的所述多元氨基酸聚合物-羟基磷灰石骨修复材料颗粒。