CN115591027A - 共聚体材料及其应用 - Google Patents
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-
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Abstract
本发明涉及一种共聚体材料及其应用，属于生物医用材料领域。共聚体材料，其由碱式硫酸镁晶须、聚氨基酸和硫酸钙晶须复合而成；其中，所述碱式硫酸镁晶须、聚氨基酸和硫酸钙晶须的重量比为0.03～0.2:0.95～0.70:0.02～0.15。本发明得到的碱式硫酸镁晶须聚氨基酸硫酸钙晶须共聚体材料，其制得的组织固定材料刚度高、强度高、韧性好，其拉伸强度达65MPa，弯曲模量达1.2GPa；可降解，4周能够大部分降解，降解环境为中性；本发明的材料能满足临床手术中组织的短期固定和阻隔。
Description
技术领域
本发明涉及一种共聚体材料及其应用，属于生物医用材料领域。
背景技术
随着新材料在临床手术中的应用，越来越多的创伤性手术采用了微创方式或尽量减少二次手术给患者带来的伤痛和危险。比如在腹腔镜、以及各种胆管、血管等手术中，传统的缝线缝合方式逐步被可吸收的结扎夹固定替代。这种替代手术的优势在于用时短、固定快，随着组织恢复其结扎夹降解消失、恢复组织功能，避免了缝线缝合时间长、密封效果不佳等问题。
但临床对这种固定材料的要求很高，主要有(1)能够降解，最好是完全降解，而且降解产物能够通过组织正常代谢排出或者吸收，不对组织产生毒性；(2)材料的刚度和硬度要高，即能够有足够的咬合力和刚性，对胆管、血管等形成稳定的结扎固定，短时间内保持良好的咬合力和固定效果，至少在手术后72小时功能不失效；(3)抗扭转强度和抗弯强度高，能够经受手术前后组织运动导致的形变以及失效问题。
目前能完全够满足上述要求的材料非常有限。如聚乳酸(PLA)虽然具有较高的强度、也能够完全降解，但是降解过程出现的乳酸厌氧感染或疼痛副作用较大；而聚己内酯(PCL)的柔性过大、降解过慢,从力学和降解都难以满足要求；目前使用效果较好的是聚1,4-二氧环己酮(PPDO)其强度和降解能够较好的满足临床要求。但是这种聚合物对水十分敏感、合成与加工条件十分严格，产品保存难度很较大，使用成本很高，同时其降解速度很快、在有些需要稍长时间恢复的组织临床手术中难以满足要求。
聚氨基酸由于其优良的组织相容性是该类临床应用的较好的选择。天然聚氨基酸如蚕丝、蜘蛛丝都具有很高的强度，作为缝线等具有良好的性能，但是因为其刚度、硬度以及耐热性能差等因素，无法加工成该类组织固定材料；合成聚氨基酸的种类较多，能够控制其降解速度和强度，考虑到降解性能的要求，α-氨基酸是必不可少的组分，而且其含量会超过20％以上，这样其刚度和硬度就会收到限制。如果其含量过低，其降解性能就会降低、难以满足临床要求。另一方面，γ-氨基丁酸是中枢神经系统中很重要的抑制性神经递质，它是一种天然存在的非蛋白组成氨基酸，具有极其重要的生理功能，它能促进脑的活化性，健脑益智，抗癫痫，促进睡眠，美容润肤，延缓脑衰老机能，能补充人体抑制性神经递质，具有良好的降血压功效。促进肾机能改善和保护作用。抑制脂肪肝及肥胖症，活化肝功能。每日补充微量的伽玛氨基丁酸有利于心脑血压的缓解，又能促进人体内氨基酸代谢的平衡，调节免疫功能。含有γ-氨基丁酸的聚合物具有良好的生物安全性、相容性和治疗效果。但是，降解聚酰胺的研究已持续多年，主要以研究共聚酰胺为主，能够达到高强度、全降解、可应用的聚酰胺尚未有所突破。目前研究最多的可降解聚酰胺是PA4，即聚酰胺-4，以γ-丁内酰胺为单体进行开环聚合，目前作为香肠包装材料进行研究，作为生物医用如三类医疗器械使用尚未达到要求。
因此考虑到降解、生物相容性、生物安全性，以及较高的刚度、强度和韧性等力学性能，本发明设计一类碱式硫酸镁晶须聚氨基酸硫酸钙晶须共聚体组织固定材料，其具有刚度高、强度高、韧性好，可完全降解、生物安全性高等特点，能满足临床手术中组织的短期固定和阻隔。
发明内容
本发明解决的第一个技术问题是提供一种碱式硫酸镁晶须聚氨基酸硫酸钙晶须共聚体组织固定材料。
共聚体材料，其由碱式硫酸镁晶须、聚氨基酸和硫酸钙晶须复合而成；其中，所述碱式硫酸镁晶须、聚氨基酸和硫酸钙晶须的重量比为0.03～0.2:0.95～0.70:0.02～0.15。
在一种实施方式中，所述聚氨基酸由刚性直链氨基酸与具有活性侧基的α-氨基酸按摩尔比为0.2-0.8:0.8～0.2聚合而成；其中，所述活性侧基指羧基、羟基或者氨基；所述刚性直链氨基酸的结构式为
其中，m为整数，为1-12；
优选的，所述刚性直链氨基酸为6-氨基己酸、γ-氨基丁酸、12-氨基月桂酸和7-氨基庚酸中的至少一种；所述具有活性侧基的α-氨基酸为脯氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和羟脯胺酸中的至少一种；
更优选的，所述刚性直链氨基酸含有6-氨基己酸、12-氨基月桂酸和7-氨基庚酸中的至少一种，以及γ-氨基丁酸。
在一种实施方式中，聚氨基酸的聚合方法为：在惰性气体或氮气的保护下，将刚性直链氨基酸、具有活性侧基的α-氨基酸、五氧化二磷和有机酸钙，在180～220℃反应2～6小时，然后升温至220～280℃反应1～3小时，得到聚氨基酸材料；
优选的，五氧化二磷和有机酸钙的质量比为1～5:2～10；五氧化二磷的用量为刚性直链氨基酸和具有活性侧基的α-氨基酸的总重量的0.05～0.5％；
更优选，五氧化二磷和有机酸钙的质量比为1:2～5；
优选的，有机酸钙为碱性；更优选的，有机酸钙为苹果酸钙或柠檬酸钙；
优选的，聚氨基酸聚合方法中，先在185℃反应3h，再置于230℃反应2h。
在一种实施方式中，所述共聚体材料的制备方法为：在惰性气氛或氮气气氛中，将聚氨基酸与硫酸钙晶须在220～280℃下反应0.5～2h，再加入碱式硫酸镁晶须在220～280℃下反应0.5～2h，反应完成后，冷却，即得共聚体材料；优选的，碱式硫酸镁晶须和硫酸钙晶须的重量比为1:1～2。
在一种实施方式中，所述碱式硫酸镁晶须的晶须直径为0.5～10μm，长径比为30～50。
在一种实施方式中，所述硫酸钙晶须的直径为0.15～0.25μm，长径比为80～120。
在一种实施方式中，所述硫酸钙晶须的制备方法为：将CaSO4粉碎，再与水混匀得到混合液，使用有机碱调节混合液的pH为9.5～10.5，然后进行水热反应，反应温度为120～190℃、反应压力为0.1～0.8MPa，反应时间为3～8小时，反应结束后，经过滤、洗涤、干燥后即得；
优选的，CaSO4粉碎到直径为15～20μm；
优选的，所述有机碱为三乙胺和吡啶中的至少一种；
优选的，水热反应温度为150～190℃，反应时间为5～6小时；
优选的，CaSO4与水的重量比为5～20:100。
在一种实施方式中，所述碱式硫酸镁晶须的制备方法为：将纳米氧化镁、硫酸镁和水混匀，其中，纳米氧化镁与硫酸镁的摩尔比为1～2:1；再加入有机碱调节其pH为8.5～9.5，然后进行水热反应，反应温度为100～250℃、反应压力为0.1～0.8MPa、反应时间为2～10小时，反应结束后，经过滤、洗涤、干燥后即得；
优选的，所述有机碱为三乙胺和吡啶中的至少一种；
优选的，水热反应温度为150～200℃，时间为4～6h。
本发明还提供共聚体材料的应用。
所述共聚体材料用于制备医疗器械；优选的，所述医疗器械指用于组织的短期固定或阻隔的器械。
本发明的有益效果：本发明得到的碱式硫酸镁晶须聚氨基酸硫酸钙晶须共聚体材料，其制得的组织固定材料刚度高、强度高、韧性好，其拉伸强度达65MPa，弯曲模量达1.2GPa；可降解，4周能够大部分降解，降解环境为中性；本发明的材料能满足临床手术中组织的短期固定和阻隔。
具体实施方式
共聚体材料，其由碱式硫酸镁晶须、聚氨基酸和硫酸钙晶须复合而成；其中，所述碱式硫酸镁晶须、聚氨基酸和硫酸钙晶须的重量比为0.03～0.2:0.95～0.70:0.02～0.15。
该共聚体材料可表示为CSWm1-PAAn-MSWm2，用化学结构式示意为：
式(I)中的相关参数含义为：
m1表示硫酸钙晶须的质量分数；m2表示碱式硫酸镁晶须的质量分数；m表示直链氨基酸亚甲基的数量；n表示聚氨基酸的聚合度；R表示α-氨基酸的特定种类。
根据临床手术的特点，对材料的强度、刚度和咬合力等生物力学方面的特点与创伤恢复的周期进行匹配和协同，如一般情况下，手术初期切断血管、胆管等后，需要止血结扎的高强柔韧以及固定的刚度，对式(I)组成和结构进行计算，根据对PPDO、PLA和PCL等材料的性能比对，本发明对式(I)组成和结构确定如：m1硫酸钙晶须的质量分数为的0.03-0.20；m2碱式硫酸镁晶须质量分数为的0.02-0.15；聚氨基酸的质量分数为0.95-0.70。
聚氨基酸，其力学性能、降解性能和生物安全性是该原位共聚复合材料的核心之一。根据临床伤口愈合周期，聚氨基酸需要能够大部分降解和吸收，因此，聚氨基酸优选由刚性直链氨基酸与具有活性侧基的α-氨基酸按摩尔比为0.2-0.8:0.8～0.2聚合而成；
其中，所述活性侧基指羧基、羟基或者氨基；所述刚性直链氨基酸的结构式为
其中，m为整数，为1-12；优选的，所述刚性直链氨基酸为6-氨基己酸、γ-氨基丁酸、12-氨基月桂酸和7-氨基庚酸中的至少一种；所述具有活性侧基的α-氨基酸为脯氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和羟脯胺酸中的至少一种。另外，为了提高材料的生物安全性、相容性、降解性能以及治疗效果，更优选的，所述刚性直链氨基酸含有6-氨基己酸、12-氨基月桂酸和7-氨基庚酸中的至少一种，以及γ-氨基丁酸。
在一种实施方式中：聚氨基酸的聚合方法为：在惰性气体或氮气的保护下，将刚性直链氨基酸、具有活性侧基的α-氨基酸、五氧化二磷和有机酸钙，在180～220℃反应2～6小时，然后升温至220～280℃反应1～3小时，得到聚氨基酸材料；其中，五氧化二磷和有机酸钙的质量比为1～5:2～10；五氧化二磷的用量为刚性直链氨基酸和具有活性侧基的α-氨基酸的总重量的0.05～0.5％；更优选，五氧化二磷和有机酸钙的质量比为1:2～5；
优选的，有机酸钙为碱性；更优选的，有机酸钙为苹果酸钙或柠檬酸钙。
优选的，聚氨基酸聚合方法中，先在185℃反应3h，再置于230℃反应2h。
本发明氨基酸聚合反应的过程示意如下：
其中
为6-氨基己酸、γ-氨基丁酸，12-氨基月桂酸，或者7-氨基庚酸。
为其它氨基酸，以带有活性基团的氨基酸为主，如脯氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、羟脯胺酸等，作用是作为活性与降解周期调节组分。
其中，
里面的氨基酸作为聚合单体和溶剂，其与
的摩尔比为0.2-0.8:0.8～0.2。具体比例是根据临床要求的降解时间、材料强度和刚度确定的。其中
为五氧化二磷，
为苹果酸钙，二者作为聚合的催化剂和助剂，五氧化二磷和有机酸钙的质量比为1～5:2～10；五氧化二磷的用量为刚性直链氨基酸和具有活性侧基的α-氨基酸的总重量的0.05～0.5％。
在一种实施方式中，所述共聚体材料的制备方法为：在惰性气氛或氮气气氛中，将聚氨酸与硫酸钙晶须在220～280℃下反应0.5～2h，再加入碱式硫酸镁晶须在220～280℃下反应0.5～2h，反应完成后，冷却，即得共聚体材料；优选的，碱式硫酸镁晶须和硫酸钙晶须的重量比为1:1～2。
聚合过程示意如下：
(1)
(2)
优选的，本发明使用硫酸钙晶须与聚氨基酸进行第一阶段的聚合反应，可以进一步催化氨基酸的聚合，形成具有一定分子量的原位复合材料。
在一种实施方式中，所述碱式硫酸镁晶须的晶须直径为0.5～10μm，长径比为30～50。
所述碱式硫酸镁晶须的制备方法为：将纳米氧化镁、硫酸镁和水混匀，其中，纳米氧化镁与硫酸镁的摩尔比为1～2:1；再加入有机碱调节其pH为8.5～9.5，然后进行水热反应，反应温度为100～250℃、反应压力为0.1～0.8MPa、反应时间为2～10小时，反应结束后，经过滤、洗涤、干燥后即得；
优选的，所述有机碱为三乙胺和吡啶中的至少一种；
优选的，水热反应温度为150～200℃，时间为4～6h。
在一种实施方式中，所述硫酸钙晶须的直径为0.15～0.25μm，长径比为80～120。
所述硫酸钙晶须的制备方法为：将CaSO4粉碎，再与水混匀得到混合液，使用有机碱调节混合液的pH为9.5～10.5，然后进行水热反应，反应温度为120～190℃、反应压力为0.1～0.8MPa，反应时间为3～8小时，反应结束后，经过滤、洗涤、干燥后即得；
优选的，CaSO4粉碎到直径为15～20μm；
优选的，所述有机碱为三乙胺和吡啶中的至少一种；
优选的，水热反应温度为150～190℃，反应时间为5～6小时；
优选的，CaSO4与水的重量比为5～20:100。
本发明在制备硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须时，使用有机碱如三乙胺、吡啶等有机碱来调节pH，比较所有实验结果，有机碱不引入其它金属离子、且比氨水稳定，因此有机碱是最优选择。
所述的共聚体材料用于制备医疗器械；优选的，制备方法为：将共聚体材料粉碎后，注塑为所需形状(结扎夹、固定夹、圆柱体、长方体以及各种异形体)，即得医疗器械；优选的，将共聚体粉碎为粒径为3～5mm，再进行注塑，注塑温度为180～260℃；更优选，所述医疗器械指用于组织的短期固定或阻隔的器械。
本发明制得的该类CSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料的生物相容性、生物力学性能和生物安全性按照T16886相关规定进行评价。
以下通过实施例形式的具体实施方式，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。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围，具体保护范围见权利要求。
原料的制备：
(1)碱式硫酸镁晶须制备(MSW)：
在10L反应釜中，加入403g纳米氧化镁粉体，1203g硫酸镁，加入6L去离子水，搅拌20分钟，搅拌速度为120r/m，然后加入三乙胺50ml，其pH为9.0，然后密封反应釜，继续搅拌，加热至190℃、0.8MPa，保持5小时。反应结束后将产物取出，过滤，使用5L去离子水洗涤，重复4次，于120℃干燥8～12小时，得到1600g产品，密封备用(MSW)。
(2)硫酸钙晶须制备(CSW)：
将1000g CaSO4.2H2O球磨，磨细到直径为15～20μm。然后加入到10L反应釜中，加入5L去离子水，搅拌20分钟，搅拌速度为120r/m。使用三乙胺1000ml调节，pH达到10.0。继续搅拌，加热至190℃、0.8MPa，保持5小时。反应结束后将产物取出，过滤，使用50L去离子水洗涤，重复4次，于120℃干燥8～12小时，得到960g产品，密封备用(CSW)。
本发明使用的MSW、CSW依据上述流程可以多次制备或同步放大，pH调节剂可以使用吡啶，但以下实施例和对比例为了统一，均使用的是三乙胺。
实施例1：CSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料制备：
在5L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸646g，1g五氧化二磷，5g苹果酸钙，413gγ-氨基丁酸，399g天冬氨酸，缓慢升温至185℃，慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80～200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时，然后加入CSW 200g，在氮气保护下继续反应1小时，加入MSW 100g，继续反应1个小时，逐步降温到室温，得到1578gCSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料。
然后将得到的聚合物固体粉碎成为3～5mm的颗粒，粉碎过程加入少量干冰，粉碎为温度低于4～10℃。
将得到的CSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料颗粒，通过注塑成型，注塑温度为230℃。
实施例2
在5L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸646g，1g五氧化二磷，5g苹果酸钙，413gγ-氨基丁酸，399g天冬氨酸，缓慢升温至185℃，慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80-200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时。然后加入CSW300g，在氮气保护下继续反应1小时，加入MSW150g,继续反应1个小时，逐步降温到室温，得到1728gCSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料。
然后将得到的聚合物固体粉碎成为3-5mm的颗粒，粉碎过程加入少量干冰，粉碎为温度低于4-10℃。
将得到的CSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料颗粒，通过注塑成型，注塑温度为250℃。
实施例3
在5L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸646g，1g五氧化二磷，5g苹果酸钙，413gγ-氨基丁酸，399g天冬氨酸，缓慢升温至185℃，慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80-200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时。然后加入CSW 100g，在氮气保护下继续反应1小时，加入MSW 50g，继续反应1个小时，逐步降温到室温，得到1428gCSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料。
然后将得到的聚合物固体粉碎成为3-5mm的颗粒，粉碎过程加入少量干冰，粉碎为温度低于4-10℃。
将得到的CSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料颗粒，通过注塑成型，注塑温度为230℃。
实施例4
在5L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸861.5g，5g五氧化二磷，15g苹果酸钙，309.5gγ-氨基丁酸，399g天冬氨酸，缓慢升温至185℃，慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80-200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时。然后加入CSW200g，在氮气保护下继续反应1小时，加入MSW100g，继续反应1个小时，逐步降温到室温，得到1578gCSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料。
然后将得到的聚合物固体粉碎成为3-5mm的颗粒，粉碎过程加入少量干冰，粉碎为温度低于4～10℃。
将得到的CSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料颗粒，通过注塑成型，注塑温度为250℃。
实施例5
在10L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸646g，5g五氧化二磷，12g苹果酸钙，413gγ-氨基丁酸，178g丙氨酸
131g羟脯胺酸
缓慢升温至185℃，慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80-200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时，然后加入CSW200g，在氮气保护下继续反应1小时，加入MSW100g,继续反应1个小时，逐步降温到室温，得到1578gCSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料。
然后将得到的聚合物固体粉碎成为3～5mm的颗粒，粉碎过程加入少量干冰，粉碎为温度低于4～10℃。
将得到的CSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料颗粒，通过注塑成型，注塑温度为240℃。
实施例6
在5L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸646g，1g五氧化二磷，5g苹果酸钙，413gγ-氨基丁酸，399g天冬氨酸，缓慢升温至185℃，慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80-200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时。然后加入CSW100g，在氮气保护下继续反应1小时，加入MSW100g，继续反应1个小时，逐步降温到室温，得到1478gCSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料。
然后将得到的聚合物固体粉碎成为3～5mm的颗粒，粉碎过程加入少量干冰，粉碎为温度低于4～10℃。
将得到的CSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料颗粒，通过注塑成型，注塑温度为230℃。
实施例7
在5L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸646g，1g五氧化二磷，5g苹果酸钙，413gγ-氨基丁酸，399g天冬氨酸，缓慢升温至185℃，待全部慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80-200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时。然后加入CSW200g，在氮气保护下继续反应1小时，加入MSW200g，继续反应1个小时，逐步降温到室温，得到1678gCSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料。
然后将得到的聚合物固体粉碎成为3～5mm的颗粒，粉碎过程加入少量干冰，粉碎为温度低于4～10℃。
将得到的CSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料颗粒，通过注塑成型，注塑温度为230℃。
实施例8
在5L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸861.5g，5g五氧化二磷，15g苹果酸钙，309.5gγ-氨基丁酸，399g天冬氨酸，缓慢升温至185℃，慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80～200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时。然后加入CSW100g,在氮气保护下继续反应1小时，加入MSW100g,继续反应1个小时，逐步降温到室温，得到1478gCSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料。
然后将得到的聚合物固体粉碎成为3～5mm的颗粒，粉碎过程加入少量干冰，粉碎为温度低于4～10℃。
将得到的CSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料颗粒，通过注塑成型，注塑温度为240℃。
实施例9
在10L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸646g，5g五氧化二磷，12g苹果酸钙，413gγ-氨基丁酸，178g丙氨酸
131g羟脯胺酸
缓慢升温至185℃，待全部慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80-200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时。然后加入CSW200g,在氮气保护下继续反应1小时，加入MSW100g，继续反应1个小时，逐步降温到室温，得到1578gCSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料。
然后将得到的聚合物固体粉碎成为3-5mm的颗粒，粉碎过程加入少量干冰，粉碎为温度低于4-10℃。
将得到的CSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料颗粒，通过注塑成型，注塑温度为250℃。
实施例10
在5L的反应器内，在氮气保护下加入6-氨基己酸393g，1g五氧化二磷，5g苹果酸钙，413gγ-氨基丁酸，399g天冬氨酸，缓慢升温至185℃，慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80-200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时。然后加入CSW200g，在氮气保护下继续反应1小时，加入MSW100g，继续反应1个小时，降温到室温，得到1325gCSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料。
然后将得到的聚合物固体粉碎成为3～5mm的颗粒，粉碎过程加入少量干冰，粉碎为温度低于4～10℃。
将得到的CSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料颗粒，通过注塑成型，注塑温度为250℃。
对比例1
在5L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸646g，1g五氧化二磷，5g苹果酸钙，413gγ-氨基丁酸，399g天冬氨酸，缓慢升温至185℃，慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80-200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持4个小时。然后逐步降温到室温，得到1270gPAAn聚合物。
将得到的PAAn聚合物，通过注塑成型，注塑温度为250℃。
对比例2
在5L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸646g，1g五氧化二磷，5g苹果酸钙，413gγ-氨基丁酸，399g天冬氨酸，缓慢升温至185℃，慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80-200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时。然后加入硫酸钙(CaSO4.2H2O)300g，在氮气保护下反应2小时得到1570gCSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料。
然后将得到的聚合物固体粉碎成为3-5mm的颗粒，粉碎过程加入少量干冰，粉碎为温度低于4-10℃。
将得到的复合材料颗粒，通过注塑成型，注塑温度为250℃。
对比例3
在5L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸646g，1g五氧化二磷，5g苹果酸钙，413gγ-氨基丁酸，399g天冬氨酸，缓慢升温至185℃，待全部慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80-200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时。然后加入碱式硫酸镁300g，在氮气保护下继续反应2小时得到1585gCSWm1-PAAn-MSWm2原位复合材料。
然后将得到的聚合物固体粉碎成为3-5mm的颗粒，粉碎过程加入少量干冰，粉碎为温度低于4-10℃。
将得到的复合材料颗粒，通过注塑成型，注塑温度为230℃。
对比例4
在5L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸646g，1g五氧化二磷，5g苹果酸钙，413gγ-氨基丁酸，399g天冬氨酸，缓慢升温至185℃，慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80-200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时。然后加入硫酸钙(CaSO4.2H2O)200g，在氮气保护下继续反应1小时，再加入碱式硫酸镁100g，在氮气保护下继续反应1小时得到1560g原位复合材料。
对比例5：
在5L的反应器内，在氮气保护下加入12-氨基月桂酸646g，459g 6-氨基己酸，1g五氧化二磷，5g苹果酸钙，升温至205℃，待全部慢慢搅拌，待全部融化后搅拌速度增加到80-200r/m。在该温度下保持3个小时，然后逐步升温到230℃，在该温度下保持2个小时，然后加入CSW200g，在氮气保护下继续反应1小时，加入MSW100g,继续反应1个小时，逐步降温到室温，得到1310g复合材料。
然后将得到的聚合物固体粉碎成为3-5mm的颗粒，粉碎过程加入少量干冰，粉碎为温度低于4-10℃。
将得到的复合材料颗粒，通过注塑成型，注塑温度为260℃。
试验例
本发明所使用的测试方法如下：
力学性能测试：本发明的原位复合材料力学性能测试测定参照GB/T 1040.1—2018《塑料拉伸性能的测定第1部分：总则。将原位复合材料注塑成标准的拉伸和弯曲样条，测定其力学性能，样品设置5个平行样，取平均值。
细胞毒性测试：细胞毒性按照0.2g/ml标准取样，于37℃浸泡72小时，过滤得到提取液，分别使用原始浓度和稀释5倍的提取液进行小鼠成骨细胞培养，观察分析24小时、48小时和72小时的细胞形态和细胞生长分化率；提取液按照T16886规定制备，细胞毒性检测使用MTT法，按照T16886规定检测，原始浓度和稀释5倍的细胞增值率。
降解实验：取注射成型的材料在PBS溶液中进行降解测试：PBS的配制方法如下：精确称取KH2PO4(0.544g)，Na2HPO4·12H2O(7.16g)，NaCl(16g)和KCl(0.402g)溶于2L去离子水中，用容量瓶定容，pH测定范围7.2-7.4之间；将样品放入离心管中加入一定量的PBS溶液，PBS溶液的体积与样品质量比为1g/30mL；然后将装有样品的离心管放置在温度为37℃，转速为80rpm/min的恒温振荡箱；在1D，1w(7D)，4w(28D)取出样品称重并用pH计对样品的上清液进行测定，PBS每7天更换一次；每个样品设立三个对照组，结果取平均值。其中，1D指第一天，1W指第7天，4W指第28天。
将实施例和对比例得到的复合材料按照力学测试要求注塑成所需的尺寸和形状；按照细胞毒性要求对得到的复合材料进行洗涤、干燥、称量制备提取液；降解样品的准备按照标准进行，测试结果如表1所示。
表1
本发明将适配生物组织恢复周期。在本领域中，一般情况下降解达到80％以上，则认为能够全部降解。
从上表可以看出，对比例1制得的产品强度低、刚性差，不能满足临床要求。对比例2在1w时，降解率达到60％，因此其制得的产品降解快，另外，pH偏酸性，不能满足临床要求；对比例3制得的产品pH偏高，降解太慢，与生物组织恢复周期无法匹配；对比例4制得的产品刚性差，强度低，与晶须比较其力学性能不能满足临床需求；对比例5制得的产品不含适量α-氨基酸，难以降解，不能满足临床要求。
Claims (10)
1.共聚体材料，其特征在于，其由碱式硫酸镁晶须、聚氨基酸和硫酸钙晶须复合而成；其中，所述碱式硫酸镁晶须、聚氨基酸和硫酸钙晶须的重量比为0.03～0.2:0.95～0.70:0.02～0.15。
2.根据权利要求1所述的共聚体材料，其特征在于：聚氨基酸由刚性直链氨基酸与具有活性侧基的α-氨基酸按摩尔比为0.2-0.8:0.8～0.2聚合而成；其中，所述活性侧基指羧基、羟基或者氨基；所述刚性直链氨基酸的结构式为
其中，m为整数，为1～12；
优选的，所述刚性直链氨基酸为6-氨基己酸、γ-氨基丁酸、12-氨基月桂酸和7-氨基庚酸中的至少一种；所述具有活性侧基的α-氨基酸为脯氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和羟脯胺酸中的至少一种；
更优选的，所述刚性直链氨基酸含有6-氨基己酸、12-氨基月桂酸和7-氨基庚酸中的至少一种，以及γ-氨基丁酸。
3.根据权利要求2所述的共聚体材料，其特征在于：聚氨基酸的聚合方法为：在惰性气体或氮气的保护下，将刚性直链氨基酸、具有活性侧基的α-氨基酸、五氧化二磷和有机酸钙，在180～220℃反应2～6小时，然后升温至220～280℃反应1～3小时，得到聚氨基酸材料；
优选的，五氧化二磷和有机酸钙的质量比为1～5:2～10；五氧化二磷的用量为刚性直链氨基酸和具有活性侧基的α-氨基酸的总重量的0.05～0.5％；
更优选，五氧化二磷和有机酸钙的质量比为1:2～5；
优选的，有机酸钙为碱性；更优选的，有机酸钙为苹果酸钙或柠檬酸钙；
优选的，聚氨基酸聚合方法中，先在185℃反应3h，再置于230℃反应2h。
4.根据权利要求1所述的共聚体材料，其特征在于，所述共聚体材料的制备方法为：在惰性气氛或氮气气氛中，将聚氨基酸与硫酸钙晶须在220～280℃下反应0.5～2h，再加入碱式硫酸镁晶须在220～280℃下反应0.5～2h，反应完成后，冷却，即得共聚体材料；优选的，碱式硫酸镁晶须和硫酸钙晶须的重量比为1:1～2。
5.根据权利要求1所述的共聚体材料，其特征在于，所述碱式硫酸镁晶须的晶须直径为0.5～10μm，长径比为30～50。
6.根据权利要求1所述的共聚体材料，其特征在于，所述硫酸钙晶须的直径为0.15～0.25μm，长径比为80～120。
7.根据权利要求1所述的共聚体材料，其特征在于，所述硫酸钙晶须的制备方法为：将CaSO4粉碎，再与水混匀得到混合液，使用有机碱调节混合液的pH为9.5～10.5，然后进行水热反应，反应温度为120～190℃、反应压力为0.1～0.8MPa，反应时间为3～8小时，反应结束后，经过滤、洗涤、干燥后即得；
优选的，CaSO4粉碎到直径为15～20μm；
优选的，所述有机碱为三乙胺和吡啶中的至少一种；
优选的，水热反应温度为150～190℃，反应时间为5～6小时；
优选的，CaSO4与水的重量比为5～20:100。
8.根据权利要求1所述的共聚体材料，其特征在于，所述碱式硫酸镁晶须的制备方法为：将纳米氧化镁、硫酸镁和水混匀，其中，纳米氧化镁与硫酸镁的摩尔比为1～2:1；再加入有机碱调节其pH为8.5～9.5，然后进行水热反应，反应温度为100～250℃、反应压力为0.1～0.8MPa、反应时间为2～10小时，反应结束后，经过滤、洗涤、干燥后即得；
优选的，所述有机碱为三乙胺和吡啶中的至少一种；
优选的，水热反应温度为150～200℃，时间为4～6h。
9.权利要求1～8任一项所述的共聚体材料用于制备医疗器械。
10.根据权利要求9所述的共聚体材料的应用，其特征在于，所述医疗器械指用于组织的短期固定或阻隔的器械。
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