一種環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件及制備方法，所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件由具有形狀記憶特性的可降解聚合物制成，所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件包括中心脊梁板和側(cè)向環(huán)抱爪，所述側(cè)向環(huán)抱爪設(shè)置在所述中心脊梁板的兩側(cè)并和所述中心脊梁板一體成型，所述可降解聚合物為線形聚合物和交聯(lián)型聚合物中的一種或其組合，本發(fā)明提供的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件具有形狀記憶功能，通過使用具有形狀記憶功能的可降解聚合物一體成型形成環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，代替現(xiàn)有記憶合金或可降解的高分子材料，在加熱時能快速恢復(fù)到初始形狀，具有在體溫下持續(xù)自加壓功能，與骨折部位吻合度高，并具有優(yōu)異的生物相容性、降解可控性和高機(jī)械強(qiáng)度，避免影響其他器官的觀察和治療。
【專利說明】
一種環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件及制備方法，尤其涉及一種環(huán)抱器及其制備法。
【背景技術(shù)】
[0002]由創(chuàng)傷事故或者外科手術(shù)造成肋骨、橈骨、鎖骨等骨折的情況臨床上非常多見，如不能得到及時有效治療，可能引發(fā)疼痛、畸形等風(fēng)險，甚至影響到其它器官的生理功能。
[0003]目前，采用內(nèi)固定器械進(jìn)行手術(shù)內(nèi)固定已成為趨勢。常用的內(nèi)固定器有多種，如鋼絲、克氏針、薄形鋼板、環(huán)抱器等，所使用的材料均為金屬材料。
[0004]中國專利文獻(xiàn)CN101669839A，CN201379638Y公開了形狀記憶合金接骨板。這種形狀記憶合金環(huán)抱器具有獨(dú)特的記憶功能，在復(fù)溫后形成持續(xù)的自加壓，使環(huán)抱器固定牢固，而且操作簡便，術(shù)中不需要過多剝離骨膜，不需要任何鉆孔、螺釘，不損傷骨骼，手術(shù)時間短，出血創(chuàng)傷少。但其也存在以下缺點(diǎn):一是金屬材質(zhì)不可降解，長期植入人體給病人生活帶來不便，且有感染風(fēng)險，需要二次手術(shù)取出；二是金屬環(huán)抱器在X光或者核磁共振下顯影或者造成偽影，不利于對骨折部位以及胸內(nèi)部器官的醫(yī)學(xué)觀察。尤其在涉及到胸內(nèi)部器官的心胸外科手術(shù)中，因手術(shù)需要造成的肋骨骨折，如果采用金屬器械進(jìn)行內(nèi)固定，不利于后續(xù)對內(nèi)部器官的觀察治療。
[0005]鑒于以上不足，可降解高分子作為內(nèi)固定器件的材料得到很大的關(guān)注。目前，可降解高分子材料制備的骨折固定器仍處于研究階段，中國專利文獻(xiàn)CN201189197Y公開了蠶絲纖維/聚己內(nèi)酯熔融共混的肋骨內(nèi)固定器。這類高分子材料制成的環(huán)抱器本身力學(xué)性能，固定性能差，難以滿足臨床需求。
[0006]由上可見，現(xiàn)有金屬合金和可降解的高分子都不能很好的滿足骨折修復(fù)的要求，金屬合金機(jī)械相容性和生物相容性差，易腐蝕且不可降解需要二次手術(shù)，在X光或核磁共振下顯影或造成偽影；而目前應(yīng)用的高分子材料則普遍存在力學(xué)強(qiáng)度不足，固定性能差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件及制備方法，所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件在加熱時能快速恢復(fù)到初始形狀，具有在體溫下持續(xù)自加壓功能，與骨折部位吻合度高，并具有優(yōu)異的生物相容性、降解可控性和高機(jī)械強(qiáng)度，避免影響其他器官的觀察和治療。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其中，所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件由具有形狀記憶特性的可降解聚合物制成。
[0009]進(jìn)一步地，所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件包括中心脊梁板和側(cè)向環(huán)抱爪，所述側(cè)向環(huán)抱爪設(shè)置在所述中心脊梁板的兩側(cè)并和所述中心脊梁板一體成型。
[0010]進(jìn)一步地，所述側(cè)向環(huán)抱爪的數(shù)目為2?6個，更優(yōu)選為4個。
[0011]進(jìn)一步地，所述側(cè)向環(huán)抱爪沿著所述中心脊梁板的長軸方向均勻分布或在所述中心脊梁板的兩端對稱分布。
[0012]進(jìn)一步地，所述中心脊梁板上沿著長軸方向設(shè)置有與所述側(cè)向環(huán)抱爪數(shù)量和位置相對應(yīng)的通孔。
[0013]進(jìn)一步地，所述可降解聚合物為線形聚合物和交聯(lián)型聚合物中的一種或其組合。
[0014]進(jìn)一步地，所述線形聚合物為具有形狀記憶特性的聚乳酸、聚ε -己內(nèi)酯、聚羥基乙酸、聚對二氧雜環(huán)己酮和聚三亞甲基碳酸酯中的至少一種，或制備所述的聚乳酸、聚ε -己內(nèi)酯、聚羥基乙酸、聚對二氧雜環(huán)己酮和聚三亞甲基碳酸酯的單體與二元醇聚合得到的預(yù)聚體與二異氰酸酯聚合反應(yīng)得到的嵌段共聚聚合物。
[0015]進(jìn)一步地，所述嵌段共聚聚合物中的硬段數(shù)均分子量為2，000?20000 ;嵌段共聚聚合物中的軟段的數(shù)均分子量為2，000?20000，嵌段共聚聚合物中硬段與軟段的總量比為 70/30 ?90/10。
[0016]進(jìn)一步地，所述交聯(lián)型聚合物為具有三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的聚合物，由所述可降解聚合物的末端基引入可交聯(lián)基團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)形成，或者由交聯(lián)劑本身發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述可降解聚合物穿插其中，形成半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0017]進(jìn)一步地，所述可降解聚合物為左旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚羥基乙酸、聚ε-己內(nèi)酯、聚三亞甲基碳酸酯、聚對二氧環(huán)己酮、聚氨基酸衍生碳酸酯、聚原酸酯中的至少一種，或者為為聚合左旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚羥基乙酸、聚ε -己內(nèi)酯、聚三亞甲基碳酸酯、聚對二氧環(huán)己酮、聚氨基酸衍生碳酸酯、聚原酸酯中的單體共聚反應(yīng)得到的共聚物。
[0018]進(jìn)一步地，所述共聚物為星型核-多臂聚合物，其中的核原料為季戊四醇、三羥甲基丙烷或丙三醇及其衍生物，臂原料為丙交酯、乙交酯或己內(nèi)酯。
[0019]進(jìn)一步地，所述星型核-多臂聚合物數(shù)均分子量為5，000?20，OOO0
[0020]進(jìn)一步地，所述的可交聯(lián)基團(tuán)為烯基或炔基；所述的交聯(lián)劑為二異氰酸酯、二醇、二酸或含有烯基的異氰酸酯。
[0021]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的另一技術(shù)方案是提供一種環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:a)制備具有形狀記憶特性的可降解聚合物山)對所述可降解聚合物進(jìn)行加工成型，形成環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件。
[0022]進(jìn)一步地，所述可降解聚合物為嵌段共聚聚合物，硬段聚合物制備方法為，在保護(hù)氣體條件下，將第一組單體加入到反應(yīng)釜中，真空干燥I?5小時，然后加入第一組單體重量10?100ppm的辛酸亞錫，以及Μ/I = 50?60的二醇，升溫至140?160°C經(jīng)開環(huán)聚合反應(yīng)8?1h ;軟段聚合物制備方法為，在保護(hù)氣體條件下，將第二組單體加入反應(yīng)釜中，真空干燥I?5小時，然后加入第二組單體重量10?100ppm的辛酸亞錫，以及Μ/I = 65?75的二醇，升溫至120?150°C經(jīng)開環(huán)聚合反應(yīng)6?1h ;嵌段共聚的制備方法為，將上述硬段聚合物與軟段聚合物，按重量比80/20?90/10混合，加入二氯乙烷溶液升溫至80°C，緩慢滴加二異氰酸酯的二氯乙烷溶液，溫度80?120°C下反應(yīng)4?8h，得到嵌段共聚聚合物。
[0023]進(jìn)一步地，所述可降解聚合物為交聯(lián)型聚合物，交聯(lián)方式為由所述可降解聚合物末端基引入可交聯(lián)基團(tuán)，進(jìn)行紫外交聯(lián)、熱反應(yīng)交聯(lián)、化學(xué)反應(yīng)交聯(lián)或物理交聯(lián)。
[0024]進(jìn)一步地，所述可降解聚合物為星型核-多臂聚合物，在保護(hù)氣體條件下，將作為臂的原料和作為核的原料加入到反應(yīng)器中，在60?120°C條件下真空干燥，然后加入辛酸亞錫，升溫至140?155°C反應(yīng)I?6小時，得到星型核-多臂聚合物，然后加入含有烯基的異氰酸酯和/或含烯基的酰胺及其衍生物、自由基抑制劑，得到星型核-多臂聚合物預(yù)聚體；預(yù)聚體交聯(lián)成型方法為，將星型核-多臂聚合物預(yù)聚體在200?400nm波段的紫外燈下輻照，將溫度控制在35?65°C之間，持續(xù)5?30min進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)得到可降解聚合物。
[0025]進(jìn)一步地，所述可降解聚合物為交聯(lián)型聚合物，交聯(lián)方式為在所述可降解聚合物中加入交聯(lián)劑，在所述步驟b)的加工成型過程中或者加工成型后進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。
[0026]進(jìn)一步地，所述可降解聚合物為星型核-多臂聚合物，在保護(hù)氣體條件下，將作為臂的原料和作為核的原料加入到反應(yīng)器中，在60?120°C條件下真空干燥，然后加入辛酸亞錫，升溫至140?155°C反應(yīng)I?6小時，得到星型核-多臂聚合物，然后加入交聯(lián)劑，維持溫度在140?155°C，反應(yīng)I?4小時得到可降解聚合物。
[0027]進(jìn)一步地，所述可降解聚合物為交聯(lián)型聚合物，交聯(lián)方式為由交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述可降解聚合物穿插其中，形成半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0028]進(jìn)一步地，所述步驟b)中加工成型方法為注塑成型、注塑-激光切割成型、熱壓-激光切割成型、擠出成型或擠出-激光切割成型。
[0029]進(jìn)一步地，在加工成型過程中，對所述聚合物熔體施加取向力，使所述聚合物分子取向；或者在加工成型后對所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件加溫拉伸使所述聚合物分子取向，所述加溫溫度范圍在所述聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點(diǎn)之間。
[0030]本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本發(fā)明提供的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件及制備方法，具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)與現(xiàn)有的可降解高分子環(huán)抱器不同的是，所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件具有形狀記憶功能，可在加熱等條件下恢復(fù)初始形狀，體溫下持續(xù)的自加壓使其與不規(guī)則的骨折部位緊密貼合，固定牢固；(2)與目前所用金屬材質(zhì)相比，所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件所用材料為可降解聚合物，聚合物在X光或核磁共振下不顯影，不影響其他器官的觀察和治療；不具備金屬腐蝕等不良反應(yīng)；減少了病人的痛苦和炎癥的發(fā)生，加快了其臨床愈合；(3)所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件所用聚合物具有優(yōu)異的生物相容性和較高的機(jī)械強(qiáng)度，容易儲存，而且降解速率可調(diào)，可根據(jù)骨折部位選擇不同的聚合物，與骨組織修復(fù)的速率相匹配，解決了愈合后期應(yīng)力遮擋導(dǎo)致的延遲性骨折。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0032]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0033]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的結(jié)構(gòu)示意圖之三。
[0034]圖中:
[0035]I中心脊梁板2側(cè)向環(huán)抱爪 3通孔
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0037]圖1、圖2和圖3為本發(fā)明實(shí)施例中環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]請參見圖1、圖2和圖3，本發(fā)明提供一種環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，由具有形狀記憶特性的可降解聚合物制成，因此，本發(fā)明的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件具有形狀記憶功能，可在一定條件下快速恢復(fù)到初始加工形狀，其持續(xù)的自加壓功能使其緊緊包攏骨折部位，固定牢固。本發(fā)明的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件由生物相容性較好的可降解高分子材料加工制成，高分子可調(diào)的降解速率使其可以根據(jù)不同部位、不同的需求來控制調(diào)節(jié)環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的降解速率。
[0039]較佳地，本發(fā)明的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件可以設(shè)計成如圖1至圖3所示的爪型環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件結(jié)構(gòu)，包括一體成型的中心脊梁板I和側(cè)向環(huán)抱爪2，一般具有2-6個側(cè)向環(huán)抱爪2，本發(fā)明可在此基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計出不同的結(jié)構(gòu)。例如，圖1-圖3中4個側(cè)向環(huán)抱爪，所述4個側(cè)向環(huán)抱爪2沿著中心脊梁板I的長軸方向均勻分布或在中心脊梁板I的兩端對稱分布。在保證環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件力學(xué)強(qiáng)度的情況下，為了盡量降低支架覆蓋率，中心脊梁板2上沿著長軸方向設(shè)置有與側(cè)向環(huán)抱爪I數(shù)量和位置相對應(yīng)的通孔3。這種環(huán)抱形結(jié)構(gòu)具有良好的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)的作用，環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件通過側(cè)向環(huán)抱爪2將骨折部位緊緊包攏，以實(shí)現(xiàn)對斷骨的銜接對位。當(dāng)骨折部位愈合后，環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件逐漸降解，失去固定作用，逐漸被人體完全吸收。
[0040]本發(fā)明的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件所修復(fù)的骨折部位包括但不限于肋骨、鎖骨、指骨、橈骨等部位的骨折，其可以直接植入骨折部位，不需外加固定螺絲，螺釘?shù)?，減少了對骨組織的損傷，減少了醫(yī)生的操作難度及操作時間。
[0041]具有形狀記憶特性的聚合物是指具有初始形狀的聚合物制品，經(jīng)熱，電，光，磁，化學(xué)等外界刺激進(jìn)行形變，并保持在這一特定形變，再通過加熱等外部刺激處理又能恢復(fù)其初始形狀的聚合物。這種形狀記憶功能可以在骨折固定產(chǎn)品中發(fā)揮其優(yōu)勢，由于其具有恢復(fù)初始形狀的力，可以將不規(guī)則的骨折部位緊緊包攏，實(shí)現(xiàn)牢固地固定骨折部位。具體而言，是將聚合物加工成環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件后，通過加熱等手段進(jìn)行形變，然后冷卻凍結(jié)變形，再將器件置于骨折部位，通過外界加熱等手段可以快速恢復(fù)其初始形狀，將不規(guī)則骨折部位包攏。其中所述變形方式包括但不限于擴(kuò)徑，拉伸，壓縮，彎曲，扭轉(zhuǎn)等任意一種或幾種組合。
[0042]本實(shí)施例所述的具有形狀記憶特性的可降解聚合物可以是線形聚合物，交聯(lián)型聚合物，或者二者的任意組合。
[0043]所述線形聚合物是指分子鏈為長鏈線形的聚合物，能溶于適當(dāng)溶劑中，加熱可熔融。所述線形聚合物包括但不限于具有形狀記憶特性的聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚羥基乙酸、聚對二氧雜環(huán)己酮和聚三亞甲基碳酸酯等聚合物中的至少一種，或制備上述的聚乳酸、聚ε -己內(nèi)酯、聚羥基乙酸、聚對二氧雜環(huán)己酮和聚三亞甲基碳酸酯的單體與二元醇聚合得到的預(yù)聚體與二異氰酸酯聚合反應(yīng)得到的嵌段共聚聚合物上述聚合物與二元醇或二異氰酸酯制備得到的嵌段共聚聚合物。
[0044]共混的方式包括但不限于溶液共混和熔融共混。
[0045]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，線形聚合物的單體為丙交酯(包括但不限于L-丙交酯、D-丙交酯、meso-丙交酯)、乙交酯、己內(nèi)酯、輕基乙酸、1，4- 二氧六環(huán)_2_酮(CAS:3041-16-5)、I, 3- 二氧雜環(huán)己烷 _2_ 酮(CAS:2453-03-4)、原酸酯。
[0046]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，嵌段共聚聚合物中的硬段數(shù)均分子量為2，000?20000 ;嵌段共聚聚合物中的數(shù)均分子量為2，000?20000，嵌段共聚聚合物中硬段與軟段的總量比為70/30?90/10。
[0047]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，嵌段共聚中的硬段制備方法為，在保護(hù)氣體條件下，將第一組單體(例如丙交酯和/或乙交酯)加入到反應(yīng)釜中，真空干燥I?5小時，然后加入第一組單體重量10?100ppm的辛酸亞錫，以及M/1 = 50?60的二醇，升溫至140?160°C經(jīng)開環(huán)聚合反應(yīng)8?1h ;嵌段共聚中的軟段制備方法為，在保護(hù)氣體條件下，將第二組單體(例如己內(nèi)酯)加入反應(yīng)釜中，真空干燥I?5小時，然后加入己內(nèi)酯重量10?100ppm的辛酸亞錫，以及Μ/I = 65?75的二醇，升溫至120?150°C經(jīng)開環(huán)聚合反應(yīng)6?1h ;嵌段共聚的制備方法為，將上述硬段聚合物與軟段聚合物，按重量比80/20?90/10混合，加入二氯乙烷溶液升溫至80°C，緩慢滴加二異氰酸酯的二氯乙烷溶液，溫度80?120°C下反應(yīng)4?8h，得到嵌段共聚聚合物。
[0048]所述交聯(lián)型聚合物是具有三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，不溶不熔的聚合物，其交聯(lián)方式可以是可降解高分子末端基引入可交聯(lián)基團(tuán)，進(jìn)行紫外交聯(lián)，熱反應(yīng)交聯(lián)，化學(xué)反應(yīng)交聯(lián)，物理交聯(lián)等處理；可以是可降解聚合物中加入交聯(lián)劑，在成型加工過程中或者成型前進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)；或者交聯(lián)劑本身能夠發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，上述可降解聚合物材料穿插其中，形成半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。上述可降解聚合物包括但不限于左旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚羥基乙酸、聚ε -己內(nèi)酯、聚三亞甲基碳酸酯、聚對二氧環(huán)己酮、聚氨基酸衍生碳酸酯、聚原酸酯等可降解高分子材料中的至少一種，或者為制備上述可降解聚合物的單體共聚反應(yīng)得到的共聚物。所述共聚物的共聚方式包括但不限于接枝共聚、嵌段共聚和無規(guī)共聚等，優(yōu)選所述的共聚物為星型核-多臂聚合物。
[0049]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，交聯(lián)型聚合物的單體為丙交酯(包括但不限于L-丙交酯、D-丙交酯、meso-丙交酯)、乙交酯、己內(nèi)酯、輕基乙酸、1，4- 二氧六環(huán)_2_酮(CAS:3041-16-5)、1，3- 二氧雜環(huán)己烷_2_酮(CAS =2453-03-4)、原酸酯或聚氨基酸衍生碳酸酯，以及上述單體的衍生物。
[0050]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述的可交聯(lián)基團(tuán)，包括但不限于烯基或炔基。在一些實(shí)施例中，通過烯基的異氰酸酯、烯基的酰胺及其衍生物(如甲基丙烯酸異氰基乙酯、甲基丙烯酸酰氯)引入烯基。
[0051]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述的交聯(lián)劑，包括但不限于二異氰酸酯、二醇、二酸或含有烯基的異氰酸酯，優(yōu)選為(:2?C4二醇，C 2?C6二酸，異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、甲基丙烯酸異氰基乙酯。
[0052]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述的星型核-多臂聚合物，其中核為季戊四醇、三羥甲基丙烷或丙三醇及其衍生物，臂為丙交酯、乙交酯或己內(nèi)酯。
[0053]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述的星型核-多臂聚合物的數(shù)均分子量為5，000?20，OOO0
[0054]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，制備所述的星型核-多臂聚合物預(yù)聚體的方法為，在保護(hù)氣體條件下，將作為臂的原料和作為核的原料(重量為臂的原料重量的0.1?lwt% )加入到反應(yīng)器中，在60?120°C條件下真空干燥，然后加入10?100ppm辛酸亞錫(上述原料重量和計)，升溫至140?155°C，反應(yīng)I?6小時，得到星型核-多臂聚合物，然后加入含有烯基的異氰酸酯和/或含烯基的酰胺及其衍生物(其末端官能團(tuán)與星型核-多臂聚合物末端官能團(tuán)摩爾比為0.9?1.1)、自由基抑制劑，得到星型核-多臂聚合物預(yù)聚體；預(yù)聚體交聯(lián)成型方法為，將星型核-多臂聚合物預(yù)聚體在200?400nm波段的紫外燈下輻照，將溫度控制在35?65°C之間，持續(xù)5?30min進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)得到交聯(lián)型聚合物。
[0055]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可以先將預(yù)聚體成型后再交聯(lián)；也可以將預(yù)聚體成型過程中交聯(lián)。例如，將星型核-多臂聚合物預(yù)聚體采用熱壓成型，130?190°C，10?20MPa下加壓10?30min壓成2mm厚的片材，將片材在60°C下置于模具棒材上彎曲變形，然后冷卻凍結(jié)變形，然后采用上述的參數(shù)進(jìn)行輻射交聯(lián)。
[0056]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，制備所述的星型核-多臂聚合物的方法為，在保護(hù)氣體條件下，將作為臂的原料和作為核的原料(總量為臂的原料總量的0.1?lwt% )加入到反應(yīng)器中，在60?120°C條件下真空干燥，然后加入10?100ppm辛酸亞錫(上述原料重量和計)，升溫至140?155°C反應(yīng)I?6小時，得到星型核-多臂聚合物，然后加入交聯(lián)劑(交聯(lián)劑末端官能團(tuán)與星型核-多臂聚合物末端官能團(tuán)摩爾比為0.9?1.1)，維持溫度在140?155°C，反應(yīng)I?4小時得到可降解聚合物。
[0057]本發(fā)明的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件由可降解聚合物制備而成，其聚合物組分可以根據(jù)骨折部位所需的強(qiáng)度，嚴(yán)重程度等不同需求來選擇一定強(qiáng)度，一定降解周期的聚合物或者組合。骨折內(nèi)固定器在完成固定作用后，會逐漸降解成碎片，最終被人體吸收，減少病人的痛苦，不需要二次手術(shù)取出。
[0058]本發(fā)明的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其材料可以單單是可降解聚合物，也可以是可降解聚合物與添加物的混合，比如為了達(dá)到一定的強(qiáng)度，添加物可以是有機(jī)或無機(jī)纖維，納米粒子，編織網(wǎng)，編織布等增強(qiáng)材料。要說明的是，添加物不影響可降解聚合物的形狀記憶功能。
[0059]本發(fā)明的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件具有形狀記憶功能，其聚合物材料的形狀記憶激發(fā)溫度在人體可承受溫度范圍內(nèi)，骨折內(nèi)固定器在一定的外界刺激下發(fā)生形變，以利于醫(yī)生操作，將骨折固定件置于骨折部位，然后通過加熱等手段使內(nèi)固定器在其形狀記憶激發(fā)溫度下恢復(fù)到初始形狀，從而緊緊固定在骨折部位，因此適宜的溫度形狀記憶溫度，避免了高溫對人體的損傷。此操作方便，時間短，緊固效果好。
[0060]本發(fā)明的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的制備方法可以是聚合物領(lǐng)域常規(guī)的加工成型方法，包括但不限于注塑成型、注塑-激光切割成型、熱壓-激光切割成型、擠出成型、擠出-激光切割成型等。
[0061]對于交聯(lián)型聚合物的加工成型，其聚合物的交聯(lián)反應(yīng)可以發(fā)生在加工成型過程中，或加工成型之后。交聯(lián)反應(yīng)采用紫外照射交聯(lián)，或者熱聚合等交聯(lián)方法。
[0062]可選地，在加工成型過程中，對聚合物熔體施加取向力，使可降解聚合物材料分子取向，這樣獲得的聚合物擁有更高的力學(xué)性能；或者在成型后對器件加溫拉伸使共聚物分子取向，所加溫度在聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點(diǎn)之間。
[0063]本發(fā)明的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件根據(jù)直徑，壁厚，環(huán)抱爪數(shù)量、形狀等的不同可以加工成多種規(guī)格。
[0064]本發(fā)明的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件具有形狀記憶功能，初始形狀為加工成型后的形狀。使用時，一般選擇加工成型的直徑比骨折部位直徑小5%?20%的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，先將器件加熱，實(shí)施擴(kuò)徑等變形，冷卻固定變形。當(dāng)置于骨折部位時，對環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件進(jìn)行加熱，器件恢復(fù)初始形狀，緊緊包攏骨折部位，持續(xù)的自加壓使其固定牢固，促進(jìn)愈合。
[0065]實(shí)施例1
[0066]制備形狀記憶功能的線形可降解高分子環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件
[0067](I)合成可降解聚合物
[0068]反應(yīng)釜在60°C下真空干燥I小時，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將左旋丙交酯(L-1actide)加入到反應(yīng)釜中，真空干燥I小時，然后加入1，4-丁二醇(Μ/I = 54.9)，10ppm的辛酸亞錫，升溫至140°C經(jīng)開環(huán)聚合反應(yīng)10h，合成端羥基的聚乳酸PLLA-d1l，將得到的固體溶于二氯甲烷，經(jīng)無水乙醇沉淀過濾，真空干燥，獲得最終產(chǎn)物，數(shù)均分子量約為8000。
[0069]反應(yīng)釜在60°C下真空干燥I小時，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將己內(nèi)酯加入反應(yīng)釜中，真空干燥I小時，然后加入1，4- 丁二醇(Μ/I = 69.3)，10ppm的辛酸亞錫，升溫至120°C經(jīng)開環(huán)聚合反應(yīng)8h，合成端羥基的聚己內(nèi)酯PCL-d1l，將得到的固體溶于二氯甲烷，經(jīng)甲醇沉淀過濾，真空干燥，獲得最終產(chǎn)物，數(shù)均分子量約為8000。
[0070]聚乳酸PLLA-d1l作為硬段，聚己內(nèi)酯PCL-d1l作為軟段，將二者一定的重量比80/20加入到三口燒瓶中，加入二氯乙烷溶液升溫至80°C，向三口燒瓶中緩慢滴加六亞甲基二異氰酸酯(HDI，NC0/0H摩爾比為1.2:1)的二氯乙烷溶液，溫度80°C下反應(yīng)4h，然后倒入表面皿中，通風(fēng)櫥中待溶劑揮發(fā)。
[0071 ] 可降解聚合物PLLA/PCL的Tg 46.5 °C，應(yīng)變回復(fù)率為98.3%;
[0072](2)加工成型
[0073]將上述可降解聚合物進(jìn)行擠出，以一定規(guī)格的模具棒材作為芯棒，將擠出的管材從芯棒上取下，采用激光切割機(jī)，切割成環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的形狀。將器件在200-400nm波段的紫外燈下福照，將溫度控制在40 °C，持續(xù)30min進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)
[0074]使用時，選擇加工成型的直徑比骨折部位直徑小5% -20%的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，先將環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件加熱，實(shí)施擴(kuò)徑變形，然后冷卻固定形變。置于骨折部位，采用熱空氣等加熱，環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件迅速恢復(fù)初始形狀，持續(xù)的自加壓使器件緊緊包攏骨折部位，固定牢固，促進(jìn)愈合。
[0075]實(shí)施例2
[0076]制備形狀記憶功能的交聯(lián)型可降解高分子環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件
[0077](I)合成可降解聚合物預(yù)聚體
[0078]反應(yīng)釜在60°C下真空干燥I小時，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將左旋丙交酯(L-1actide)，乙交酯(glycolide)和引發(fā)劑三羥甲基丙烷(TMP)加入到反應(yīng)器中(丙交酯/乙交酯摩爾比90/10，TMP與單體丙交酯和乙交酯重量比為0.9% )，在60°C條件下真空干燥I小時。然后加入辛酸亞錫(lOOppm，單體丙交酯和乙交酯與引發(fā)劑重量和計)，升溫至145°C反應(yīng)3小時，得到星形聚乳酸預(yù)聚體PLGA90/10，數(shù)均分子量為15，000。然后加入甲基丙烯酰氯(-C0C1與-OH摩爾比為1:1)，自由基抑制劑對輕基苯甲醚(4-Methoxyphenol) 300ppm(單體丙交酯和乙交酯與引發(fā)劑重量和計)和lwt% (單體丙交酯和乙交酯與引發(fā)劑重量和計)的Esacure KIP150 (寧柏迪公司)，形成3手臂的星形交聯(lián)預(yù)聚體。
[0079](2)預(yù)聚體的交聯(lián)與成型
[0080]預(yù)聚體采用熱壓成型，150°C, 1MPa下加壓1min壓成2mm厚的片材，將片材在6(TC下置于模具棒材上彎曲變形，然后冷卻凍結(jié)變形。將變形后的器件在200?400nm波段的紫外燈下輻照，將溫度控制在50°C，持續(xù)30min進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。
[0081]交聯(lián)型聚合物PLGA90/10的Tg 55°C，37°C下的彈性模量為3.2GPa，應(yīng)變回復(fù)率為98.9% ;37°C下的體外降解實(shí)驗(yàn)在52周的質(zhì)量損失為35%。
[0082]此時獲得的交聯(lián)型聚合物器件經(jīng)激光切割獲得器件的初始形狀。
[0083]使用時，選擇加工成型的直徑比骨折部位直徑小5%?20%的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，先將環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件加熱，實(shí)施擴(kuò)徑變形，然后冷卻固定形變。置于骨折部位，采用熱空氣等加熱，器件迅速恢復(fù)初始形狀，持續(xù)的自加壓使器件緊緊包攏骨折部位，固定牢固，促進(jìn)愈合。
[0084]綜上，本發(fā)明提供的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)與現(xiàn)有的可降解高分子環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件不同的是，所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件具有形狀記憶功能，可在加熱等條件下恢復(fù)初始形狀，體溫下持續(xù)的自加壓使其與不規(guī)則的骨折部位緊密貼合，固定牢固；(2)與目前所用金屬材質(zhì)相比，所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件所用材料為可降解聚合物，聚合物在X光或核磁共振下不顯影，不影響其他器官的觀察和治療；不具備金屬腐蝕等不良反應(yīng)；減少了病人的痛苦和炎癥的發(fā)生，加快了其臨床愈合；
(3)所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件所用聚合物具有優(yōu)異的生物相容性和較高的機(jī)械強(qiáng)度，容易儲存，而且降解速率可調(diào)，可根據(jù)骨折部位選擇不同的聚合物，與骨組織修復(fù)的速率相匹配，解決了愈合后期應(yīng)力遮擋導(dǎo)致的延遲性骨折。
[0085]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其特征在于，所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件由具有形狀記憶特性的可降解聚合物制成。2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其特征在于，所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件包括中心脊梁板和側(cè)向環(huán)抱爪，所述側(cè)向環(huán)抱爪設(shè)置在所述中心脊梁板的兩側(cè)并和所述中心脊梁板一體成型。3.如權(quán)利要求2所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其特征在于，所述側(cè)向環(huán)抱爪的數(shù)目為2?6個。4.如權(quán)利要求2所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其特征在于，所述側(cè)向環(huán)抱爪沿著所述中心脊梁板的長軸方向均勻分布或在所述中心脊梁板的兩端對稱分布。5.如權(quán)利要求2所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其特征在于，所述中心脊梁板上沿著長軸方向設(shè)置有與所述側(cè)向環(huán)抱爪數(shù)量和位置相對應(yīng)的通孔。6.如權(quán)利要求1所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其特征在于，所述可降解聚合物為線形聚合物和交聯(lián)型聚合物中的一種或其組合。7.如權(quán)利要求6所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其特征在于，所述線形聚合物為具有形狀記憶特性的聚乳酸、聚ε -己內(nèi)酯、聚羥基乙酸、聚對二氧雜環(huán)己酮和聚三亞甲基碳酸酯中的至少一種，或制備所述的聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚羥基乙酸、聚對二氧雜環(huán)己酮和聚三亞甲基碳酸酯的單體與二元醇聚合得到的預(yù)聚體與二異氰酸酯聚合反應(yīng)得到的嵌段共聚聚合物。8.如權(quán)利要求7所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其特征在于，所述嵌段共聚聚合物中的硬段數(shù)均分子量為2，OOO?20000 ;嵌段共聚聚合物中的軟段的數(shù)均分子量為2，000?20000，嵌段共聚聚合物中硬段與軟段的總量比為70/30?90/10。9.如權(quán)利要求6所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其特征在于，所述交聯(lián)型聚合物為具有三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的聚合物，由所述可降解聚合物的末端基引入可交聯(lián)基團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)形成，或者由交聯(lián)劑本身發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述可降解聚合物穿插其中，形成半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。10.如權(quán)利要求9所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其特征在于，所述可降解聚合物為左旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚羥基乙酸、聚ε -己內(nèi)酯、聚三亞甲基碳酸酯、聚對二氧環(huán)己酮、聚氨基酸衍生碳酸酯、聚原酸酯中的至少一種或者為聚合左旋聚乳酸、消旋聚乳酸、聚羥基乙酸、聚ε -己內(nèi)酯、聚三亞甲基碳酸酯、聚對二氧環(huán)己酮、聚氨基酸衍生碳酸酯、聚原酸酯的單體共聚反應(yīng)得到的共聚物。11.如權(quán)利要求10所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其特征在于，所述共聚物為星型核-多臂聚合物，其中的核原料為季戊四醇、三羥甲基丙烷或丙三醇及其衍生物，臂原料為丙交酯、乙交酯或己內(nèi)酯。12.如權(quán)利要求11所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其特征在于，所述星型核-多臂聚合物數(shù)均分子量為5，000?20，OOO013.如權(quán)利要求9所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件，其特征在于，所述的可交聯(lián)基團(tuán)為烯基或炔基；所述的交聯(lián)劑為二異氰酸酯、二醇、二酸或含有烯基的異氰酸酯。14.一種如權(quán)利要求1?13任一項所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: a)制備具有形狀記憶特性的可降解聚合物； b)對所述可降解聚合物進(jìn)行加工成型，形成環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件。15.如權(quán)利要求14所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的制備方法，其特征在于，所述可降解聚合物為嵌段共聚聚合物，硬段聚合物制備方法為，在保護(hù)氣體條件下，將第一組單體加入到反應(yīng)釜中，真空干燥I?5小時，然后加入第一組單體重量10?100ppm的辛酸亞錫，以及Μ/I = 50?60的二醇，升溫至140?160°C經(jīng)開環(huán)聚合反應(yīng)8?1h ;軟段聚合物制備方法為，在保護(hù)氣體條件下，將第二組單體加入反應(yīng)釜中，真空干燥I?5小時，然后加入第二組單體重量10?100ppm的辛酸亞錫，以及M/1 = 65?75的二醇，升溫至120?150°C經(jīng)開環(huán)聚合反應(yīng)6?1h ;嵌段共聚的制備方法為，將上述硬段聚合物與軟段聚合物，按重量比80/20?90/10混合，加入二氯乙烷溶液升溫至80°C，緩慢滴加二異氰酸酯的二氯乙烷溶液，溫度80?120°C下反應(yīng)4?8h，得到嵌段共聚聚合物。16.如權(quán)利要求14所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的制備方法，其特征在于，所述可降解聚合物為交聯(lián)型聚合物，交聯(lián)方式為由所述可降解聚合物末端基引入可交聯(lián)基團(tuán)，進(jìn)行紫外交聯(lián)、熱反應(yīng)交聯(lián)、化學(xué)反應(yīng)交聯(lián)或物理交聯(lián)。17.如權(quán)利要求16所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的制備方法，其特征在于，所述可降解聚合物為星型核-多臂聚合物，在保護(hù)氣體條件下，將作為臂的原料和作為核的原料加入到反應(yīng)器中，在60?120°C條件下真空干燥，然后加入辛酸亞錫，升溫至140?155°C反應(yīng)I?6小時，得到星型核-多臂聚合物，然后加入含有烯基的異氰酸酯和/或含烯基的酰胺及其衍生物、自由基抑制劑，得到星型核-多臂聚合物預(yù)聚體；預(yù)聚體交聯(lián)成型方法為，將星型核-多臂聚合物預(yù)聚體在200?400nm波段的紫外燈下輻照，將溫度控制在35?65°C之間，持續(xù)5?30min進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)得到可降解聚合物。18.如權(quán)利要求14所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的制備方法，其特征在于，所述可降解聚合物為交聯(lián)型聚合物，交聯(lián)方式為在所述可降解聚合物中加入交聯(lián)劑，在所述步驟b)的加工成型過程中或者加工成型后進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。19.如權(quán)利要求18所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的制備方法，其特征在于，所述可降解聚合物為星型核-多臂聚合物，在保護(hù)氣體條件下，將作為臂的原料和作為核的原料加入到反應(yīng)器中，在60?120°C條件下真空干燥，然后加入辛酸亞錫，升溫至140?155°C反應(yīng)I?6小時，得到星型核-多臂聚合物，然后加入交聯(lián)劑，維持溫度在140?155°C，反應(yīng)I?4小時得到可降解聚合物。20.如權(quán)利要求14所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的制備方法，其特征在于，所述可降解聚合物為交聯(lián)型聚合物，交聯(lián)方式為由交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述可降解聚合物穿插其中，形成半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。21.如權(quán)利要求14所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的制備方法，其特征在于，所述步驟b)中加工成型方法為注塑成型、注塑-激光切割成型、熱壓-激光切割成型、擠出成型或擠出-激光切割成型。22.如權(quán)利要求14所述的環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件的制備方法，其特征在于，在加工成型過程中，對所述聚合物熔體施加取向力，使所述聚合物分子取向；或者在加工成型后對所述環(huán)抱式骨折內(nèi)固定器件加溫拉伸使所述聚合物分子取向，所述加溫溫度范圍在所述聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點(diǎn)之間。
【文檔編號】A61L31/14GK105983143SQ201510091345
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月28日
【發(fā)明人】候娟, 姜聞博, 姜洪焱, 康亞紅, 羅七, 羅七一
【申請人】上海微創(chuàng)醫(yī)療器械（集團(tuán)）有限公司