本發(fā)明涉及一種制造可吸收醫(yī)療器件的生物材料，更具體的說，本發(fā)明涉及對(duì)聚乳酸材料的改性，利用纖維增強(qiáng)聚乳酸材料，使其機(jī)械強(qiáng)度增高。
背景技術(shù)：
聚乳酸材料具有良好的生物相容性，能被人體完全吸收，無毒、無副作用，目前，利用聚乳酸材料加工成骨科中用的板、螺釘、內(nèi)固定棒等器件，逐漸代替金屬器件，使患者無需二次手術(shù)，減輕患者的痛苦和負(fù)擔(dān)。但是，這類材料的強(qiáng)度還不夠高，不能作為特殊的高強(qiáng)度材料的需要。
纖維增強(qiáng)能明顯地提高高分子材料的強(qiáng)度，已得到工業(yè)上廣泛的應(yīng)用，在生物材料領(lǐng)域，也已開始利用纖維增強(qiáng)技術(shù)來增強(qiáng)材料的強(qiáng)度，如：文獻(xiàn)報(bào)道(Int.J.Oral Maxillofac.Surg.1993.22：51～57)采用聚乙二醇酸(PGA)纖維和偏磷酸鈣絲纖維增強(qiáng)材料的強(qiáng)度。CN1362447A公開了一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，包括：以重量份數(shù)計(jì)：聚乳酸60份～95份、可降解的纖維5份～40份；其中，可降解的纖維選自甲殼素纖維、明膠蛋白纖維、改性人發(fā)角蛋白纖維、改性纖維素或聚酰亞胺纖維。然而，由于自身材料強(qiáng)度低，增強(qiáng)的效果不高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物及其制備方法，此材料可以加工成各種骨科手術(shù)用的可吸收器件，即保持了聚乳酸的良好地生物相容性和可吸收性，其材料強(qiáng)度有顯著的提高。
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，所述復(fù)合物按重量份數(shù)由如下原料制備得到：
聚DL-乳酸20-45份，如22份、25份、28份、30份、32份、35份、38份、40份或42份等；
聚L-乳酸30-65份，如32份、35份、38份、40份、45份、50份、55份、58份或62份等；
竹纖維10-30份，如12份、15份、18份或19份等。
甲殼素纖維2-8份，如3份、4、5份、6份、7份或7.5份等；
聚酰亞胺纖維1-5份，如2份、3份、4份或4.5份等。
本發(fā)明采用竹纖維、甲殼素纖維和聚酰亞胺纖維增強(qiáng)聚DL-乳酸和聚L-乳酸的復(fù)合物，得到的復(fù)合物的拉伸強(qiáng)度可達(dá)90MPa，彎曲強(qiáng)度可達(dá)190MPa。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述復(fù)合物按重量份數(shù)由如下原料制備得到：
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述復(fù)合物按重量份數(shù)由如下原料制備得到：
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述復(fù)合物按重量份數(shù)由如下原料制備得到：
所述聚DL-乳酸的重均分子量為50萬-80萬，如52-62萬、58-78萬、60-79萬或65-75萬等。
所述聚L-乳酸的重均分子量為3萬-10萬，如3.1-9.2萬、3.5-8萬、4-7萬、3-6萬、5-9萬或6-9.5萬等。
所述甲殼素纖維的長度為20-50mm，如22mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、40mm、45mm或48mm等，直徑為0.5-1mm，如0.6mm、0.7mm、0.8mm或0.9mm等。
所述聚酰亞胺纖維的強(qiáng)度4～5cN/dtex，如4.5cN/dtex等，伸長率5％～7％，如6％，模量10～12GPa，如11GPa等。
所述竹纖維的長度為10-20mm，如12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm或19mm等，直徑為0.1-0.5mm，如0.2mm、0.3mm、0.4mm等。
本發(fā)明的目的之一還在于提供一種如上所述的復(fù)合物的制備方法，所述制備方法為：
將配方量的各原料在混煉機(jī)上混煉均勻，加工溫度160-185℃，如162℃、165℃、168℃、170℃、172℃、175℃或180℃等，然后，在平板硫化機(jī)上熱壓成型，制成所述的復(fù)合物。
本發(fā)明中采用的增強(qiáng)纖維一定是可降解的纖維，并且與聚乳酸材料是相容。
本發(fā)明采用竹纖維、聚酰亞胺纖維、甲殼素纖維增強(qiáng)聚DL-乳酸和聚L-乳酸的復(fù)合物，得到的復(fù)合物的拉伸強(qiáng)度可達(dá)90MPa，彎曲強(qiáng)度可達(dá)190MPa。
利用纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，可以加工成各種骨科手術(shù)用的可吸收器件，如板、螺釘、內(nèi)固定棒等。特別說明對(duì)于高強(qiáng)度板的加工時(shí)，先將纖維按一定方向平行排列，再將聚乳酸熔融后澆注，壓制成板材。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，所述復(fù)合物按重量份數(shù)由如下原料制備得到：
所述聚DL-乳酸的重均分子量為50萬-60萬。
所述聚L-乳酸的重均分子量為3萬-5萬。
所述甲殼素纖維的長度為20-30mm，直徑為0.5-0.6mm。
所述聚酰亞胺纖維的強(qiáng)度4cN/dtex，伸長率5％，模量10GPa。
所述竹纖維的長度為10-12mm，直徑為0.1-0.3mm。
其制備方法為：將配方量的各原料在混煉機(jī)上高剪切速率下混煉均勻，加工溫度165℃，然后，在平板硫化機(jī)上熱壓成型，制成復(fù)合物。
實(shí)施例2
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，所述復(fù)合物按重量份數(shù)由如下原料制備得到：
所述聚DL-乳酸的重均分子量為70萬-80萬。
所述聚L-乳酸的重均分子量為6萬-10萬。
所述甲殼素纖維的長度為30-50mm，直徑為0.8-1mm。
所述聚酰亞胺纖維的強(qiáng)度4cN/dtex，伸長率7％，模量12GPa。
所述竹纖維的長度為12-20mm，直徑為0.3-0.5mm。
其制備方法為：將配方量的各原料在混煉機(jī)上高剪切速率下混煉均勻，加工溫度170℃，然后，在平板硫化機(jī)上熱壓成型，制成復(fù)合物。
實(shí)施例3
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，所述復(fù)合物按重量份數(shù)由如下原料制備得到：
所述聚DL-乳酸的重均分子量為70萬-80萬。
所述聚L-乳酸的重均分子量為8萬-10萬。
所述甲殼素纖維的長度為20-30mm，直徑為0.5-0.7mm。
所述聚酰亞胺纖維的強(qiáng)度4.5cN/dtex，伸長率6％，模量11GPa。
所述竹纖維的長度為15-20mm，直徑為0.1-0.3mm。
其制備方法為：將配方量的各原料在混煉機(jī)上高剪切速率下混煉均勻，加工溫度170℃，然后，在平板硫化機(jī)上熱壓成型，制成復(fù)合物。
實(shí)施例4
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，所述復(fù)合物按重量份數(shù)由如下原料制備得到：
所述聚DL-乳酸的重均分子量為70萬-80萬。
所述聚L-乳酸的重均分子量為8萬-10萬。
所述甲殼素纖維的長度為20-30mm，直徑為0.5-0.7mm。
所述聚酰亞胺纖維的強(qiáng)度4.5cN/dtex，伸長率6％，模量11GPa。
所述竹纖維的長度為15-20mm，直徑為0.1-0.3mm。
其制備方法為：將配方量的各原料在混煉機(jī)上高剪切速率下混煉均勻，加工溫度185℃，在平板硫化機(jī)上熱壓成型，制成復(fù)合物。
實(shí)施例5
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，所述復(fù)合物按重量份數(shù)由如下原料制備得到：
所述聚DL-乳酸的重均分子量為70萬-80萬。
所述聚L-乳酸的重均分子量為8萬-10萬。
所述甲殼素纖維的長度為20-30mm，直徑為0.5-0.7mm。
所述聚酰亞胺纖維的強(qiáng)度4.5cN/dtex，伸長率6％，模量11GPa。
所述竹纖維的長度為15-20mm，直徑為0.1-0.3mm。
其制備方法為：將配方量的各原料在混煉機(jī)上高剪切速率下混煉均勻，加工溫度172℃，制成復(fù)合物。
實(shí)施例6
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，所述復(fù)合物按重量份數(shù)由如下原料制備得到：
所述聚DL-乳酸的重均分子量為70萬-80萬。
所述聚L-乳酸的重均分子量為8萬-10萬。
所述甲殼素纖維的長度為20-30mm，直徑為0.5-0.7mm。
所述聚酰亞胺纖維的強(qiáng)度4.5cN/dtex，伸長率6％，模量11GPa。
所述竹纖維的長度為15-20mm，直徑為0.1-0.3mm。
其制備方法為：將配方量的各原料在混煉機(jī)上高剪切速率下混煉均勻，加工溫度165℃，制成復(fù)合物。
對(duì)比例1
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，其原料組成除將聚DL-乳酸替換為聚L-乳酸外，其余與實(shí)施例6相同。
對(duì)比例2
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，其原料組成除將聚L-乳酸替換為聚DL-乳酸外，其余與實(shí)施例6相同。
對(duì)比例3
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，其原料組成除不含有竹纖維外，其余與實(shí)施例6相同。
對(duì)比例4
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，其原料組成除不含有甲殼素纖維外，其余與實(shí)施例6相同。
對(duì)比例5
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，其原料組成除不含有聚酰亞胺纖維外，其余與實(shí)施例6相同。
對(duì)比例6
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，所述復(fù)合物按重量份數(shù)由如下原料制備得到：
所述纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合物的制備方法與實(shí)施例6所述的制備方法相同。
對(duì)比例7
一種纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合物，所述復(fù)合物按重量份數(shù)由如下原料制備得到：
所述纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合物的制備方法與實(shí)施例6所述的制備方法相同。
有關(guān)實(shí)施例1-6及對(duì)比例1-7所述的纖維增強(qiáng)的聚乳酸材料性能測(cè)定如表1所示，并與普通聚乳酸對(duì)照。
拉伸強(qiáng)度測(cè)定：測(cè)試樣品通過熱壓成型，樣品形狀為啞玲狀，測(cè)試溫度23℃，濕度60％，拉伸速率為2mm/min.
彎曲強(qiáng)度測(cè)定：測(cè)試樣品通過熱壓成型，其長度＞55mm，直徑為4.5mm，測(cè)試溫度23℃，濕度60％，加荷壓頭半徑為5.0mm。
表1纖維增強(qiáng)的聚乳酸材料力學(xué)性能
由上述結(jié)果表明，本發(fā)明的纖維增強(qiáng)聚乳酸材料與普通乳酸材料相比，其機(jī)械強(qiáng)度有顯著的提高，擴(kuò)展了材料的用途，有望用于管狀皮質(zhì)骨折內(nèi)固定，如內(nèi)固定釘板系統(tǒng)等。
本發(fā)明的復(fù)合物加工成骨折內(nèi)固定器件，與人體組織具有良好的生物相容性，能被人體完全吸收，無毒、無副作用。臨床結(jié)果表明：植入人體后，強(qiáng)度保持12～30周，18個(gè)月左右完全吸收。
申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。