CN1537892A - 纤维增强的聚乳酸材料和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合纤维增强的聚DL－乳酸材料及其用途，纤维增强的聚DL－乳酸材料包括：以重量百分比计：聚乳酸30％～99％、复合纤维1％～70％，其中，复合纤维包括有聚磷酸钙和羟基磷灰石、碳酸钙或氧化锆。本发明的纤维增强的聚DL－乳酸材料可以加工成各种骨科手术用的可吸收器件，如螺钉，内固定棒，板，即保持了聚乳酸的良好的生物相容性和可吸收性，其材料强度有显著的提高。

Description

纤维增强的聚乳酸材料和用途

                          技术领域

本发明涉及对聚DL-乳酸材料的改性，更具体的说，利用复合纤维增强聚DL-乳酸，使材料的机械强度增高；本发明还涉及复合纤维增强的聚DL-乳酸材料用于加工成各种骨科手术用的可吸收器件。

                          背景技术

聚乳酸材料具有良好的生物相容性，能被人体完全吸收，无毒、无副作用，目前，利用聚乳酸材料加工成骨科中用的板、螺钉、内固定棒等固定器件，逐渐代替金属器件，使患者无需二次手术，减轻患者的痛苦和负担。但是，这类材料的强度还不够高，仅能适用于非持重骨骨折患者，不能适用于人体持重骨要求。

纤维增强能明显地提高高分子材料的强度，已得到工业上广泛的应用，中国专利申请01107011.0公开了一种纤维增强的聚乳酸复合物，主要采用有机纤维或天然纤维如甲壳素纤维、明胶蛋白纤维、改性人发角蛋白纤维、改性纤维素或聚酰亚胺纤维来增强聚乳酸材料的强度，中国专利申请02113309.3报道了聚磷酸钙纤维/L-聚丙交酯复合材料，这些复合材料可以加工成各种骨科手术用的可吸收器件，材料强度有显著的提高；但在应用中，可吸收性，生物活性及骨的诱导再生，还有待进一步的改进。

                          发明内容

本发明的目的是提供一种复合纤维增强聚DL-乳酸，即保持了聚DL-乳酸的良好的生物相容性和可吸收性，其材料强度、生物活性有显著的提高，能达到适用于人体持重骨要求。

本发明的还有一目的是利用复合纤维增强聚DL-乳酸材料加工成各种骨科手术用的可吸收器件。

本发明的纤维增强的聚乳酸材料包括：以重量百分比计，

聚DL-乳酸30％～99％，复合纤维1％～70％

其中，复合纤维包括有聚磷酸钙和羟基磷灰石、碳酸钙或氧化锆。

本发明的复合物的优选范围为：聚DL-乳酸75％～50％；复合纤维25％～50％。

复合纤维中主要以聚磷酸钙为主要成份，羟基磷灰石、碳酸钙或氧化锆占复合纤维的0～15％。

本发明中的聚DL-乳酸，分子量为3万～200万，Boehringer Ingelheim公司出售，也可自己合成，具体参见中国专利9411738.3。

本发明中的聚DL-乳酸也可以是DL-乳酸共聚物，如：DL-乳酸与聚醚乙二醇的共聚物，分子量为3万～60万，按中国专利9411738.3公开的方法合成。又如：DL-乳酸与L-乳酸按任意比例的共聚物。

本发明中采用的复合纤维，都与聚乳酸材料是相容，也可以将纤维表面经过化学处理而成，增加亲合性。

本发明复合纤维增强聚DL-乳酸的制备方法为：

1)将纯化后的聚DL-乳酸用有机溶剂溶解，浓度为1％～15％；

2)将复合纤维裁翦成2～600mm的长度；

3)室温下按比例将聚DL-乳酸溶液和无机纤维混合；

4)按常规方法，待溶剂挥发后，烘干，压制成型。

本发明复合纤维增强聚DL-乳酸的制备方法可以采用混炼机混炼，温度在聚乳酸的熔触温度以上，最好在155～210℃。

复合纤维的制备方法如同玻璃纤维工艺，将原材料按比例置于高温炉中熔融，最后在拉丝炉中拉丝成纤维。

利用纤维增强的聚乳酸材料，可以通过机械加工成各种骨科手术用的可吸收器件，如板、螺钉、内固定棒等。特别说明对于高强度板的加工时，先将纤维按一定方向平行排列，再将聚乳酸熔融后浇注，压制成板材。

有关纤维增强的聚乳酸材料性能测定如表1所示，并与普通聚乳酸对照。

拉伸强度测定：测试样品通过热压成型，样品形状为哑玲状，测试温度23℃，湿度60％，拉伸速率为2mm/min.

弯曲强度测定：测试样品通过热压成型，其长度＞55mm，直径为4.5mm，测试温度23℃，湿度60％，加荷压头半径为5.0mm。

降解试验：样品置于pH＝7～8的人工降解液中，温度35℃，实验表明：材料随时间不断降解，其强度下降。

结果表明，本发明的纤维增强聚乳酸材料与普通乳酸材料相比，其机械强度有显著的提高，扩展了材料的用途，有望用于管状皮质骨折内固定，如内固定钉板系统等。

本发明的复合物加工成骨折内固定器件，与人体组织具有良好的生物相容性，能被人体完全吸收，无毒、无副作用。临床结果表明：植入人体后，强度保持12～30周，18个月左右完全吸收。

复合纤维中含有与人骨成份相似的成份，具有骨传导作用，诱导骨再生，增加生物活性。

                        具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但是本发明不仅限于这些例子。

实施例1

将聚DL-乳酸用丙酮溶解，浓度为5％，与直径15μm，纤维长度为10mm复合纤维混合，复合纤维中聚磷酸钙85％，碳酸钙10％，羟基磷灰石5％，聚DL-乳酸与复合纤维的比例90∶10，室温下搅拌均匀成膜，待溶剂挥发24小时后，烘箱中真空抽提，压制成型。

实施例2

将聚DL-乳酸用丙酮溶解，浓度为5％，与直径10μm，纤维长度为20mm复合纤维混合，复合纤维中聚磷酸钙95％，羟基磷灰石5％，聚DL-乳酸与聚磷酸钙纤维的比例95∶5室温下搅拌均匀成膜，待溶剂挥发24小时后，烘箱中真空抽提，压制成型。

实施例3

将聚DL-乳酸用丙酮溶解，浓度为3％，与直径10μm，纤维长度为30m聚磷酸钙纤维混合，聚DL-乳酸与聚磷酸钙纤维的比例50∶50室温下搅拌均匀成膜，待溶剂挥发24小时后，烘箱中真空抽提，压制成型。

实施例4

将80％的聚DL-乳酸和20％复合纤维(聚磷酸钙85％，羟基磷灰石5％、碳酸钙8％，氧化锆2％)直径15μm，纤维长度为60m在混炼机上高剪切速率下混炼均匀，加工温度185℃，在平板硫化机上热压成型板材。

实施例5

将聚DL-乳酸用丙酮溶解，浓度为3％，与直径10μm，纤维长度为200m(聚磷酸钙96％，氧化锆4％)复合纤维混合，聚DL-乳酸与复合纤维的比例75∶25室温下搅拌均匀成膜，待溶剂挥发24小时后，烘箱中真空抽提，热压成型板材。

实施例6

将实施例1制得的纤维增强聚DL-乳酸材料，通过机械切削加工，成棒。

实施例7

将实施例2制得的纤维增强聚DL-乳酸材料，通过机械切削加工，成螺钉。

实施例8

将20％聚磷酸钙、碳酸钙复合纤维按一定方向呈束状排列，浇入熔融的80％聚DL-乳酸，压制成板。

                      表1纤维增强的聚乳酸材料力学性能

	实施例1	实施例2	实施例4	实施例7	聚DL乳酸
						拉伸强度	79.8MPa	73.4MPa	58.6MPa	62.1MPa	40MPa
弯曲强度	170.5MPa	161.0MPa	159.4MPa	161.3MPa	110MPa

Claims (8)

1.一种纤维增强的聚DL-乳酸材料，包括：以重量百分比计，

聚DL-乳酸30％～99％，复合纤维1％～70％

其中，复合纤维包括有聚磷酸钙和羟基磷灰石、碳酸钙或氧化锆。

2.按照权利要求1所述的纤维增强的聚DL-乳酸材料，其特征在于，包括：

聚DL-乳酸75％～50％，复合纤维25％～50％。

3.按照权利要求1或2所述的纤维增强的聚DL-乳酸材料，其特征在于，所述的聚DL-乳酸的分子量为3～200万。

4.按照权利要求3纤维增强的聚DL-乳酸材料，其特征在于，所述的聚DL-乳酸可以是聚DL-乳酸共聚物。

5.按照权利要求1或2所述的聚DL-乳酸材料，其特征在于，其中所述的复合纤维主要为聚磷酸钙，羟基磷灰石、碳酸钙或氧化锆占复合纤维的0～15％。

6.按照权利要求5所述的聚DL-乳酸材料，其特征在于，其中所述的复合纤维主要为聚磷酸钙85％，羟基磷灰石5％，碳酸钙10％。

7.按照权利要求1或2所述的聚DL-乳酸材料，其特征在于，其中所述的复合纤维为聚磷酸钙95％，羟基磷灰石5％。

8.权利要求1～7中任何一项限定的聚DL-乳酸材料用于加工成各种骨科手术用的可吸收器件镙钉，内固定棒，板。