CN104382636A用于修复骨折骨骼的装置及其制造方法

CN104382636A用于修复骨折骨骼的装置及其制造方法 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号xx10746297.6 (22)申请日xx.12.10A61B17/56(xx.01)A61F2/28(xx.01)A61L31/02(xx.01)A61L27/12(xx.01)A61L27/18(xx.01) (71)申请人哈尔滨市第一医院地址150000黑龙江省哈尔滨市道里区地段街151号 (72)发明人孟庆刚岳琦毕佳琦林琛孟鑫李卫曲志伟李宝林 (54)发明名称用于修复骨折骨骼的装置及其制造方法 (57)摘要公开了一种用于修复骨折骨骼的装置及其制造方法，所述装置包括外套筒、内套筒、连接杆，外套筒的内径与需要植骨的管状骨缺损处的两端的外径相配合，内套筒位于外套筒内，外套筒的长度大于内套筒的长度，连接杆插在内套筒内，连接杆的直径与内套筒的内径基本相同，使得连接杆能够卡紧内套筒，连接杆的长度比内套筒的长度大0.5-2cm。 所述内套筒和外套筒由可降解生物镁合金制成，所述内套筒和外套筒的表面覆有在人体内具有生物相容性的可降解高聚物膜。 该装置具有非常良好的强度和生物相容性。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页 (10)申请公布号104382636A (43)申请公布日xx.03.04104382636A1/1页21.一种用于修复骨折骨骼的装置，其特征在于，该装置包括外套筒 (2)、内套筒 (3)和连接杆 (4)，外套筒 (2)的内径与需要植骨的管状骨 (1)缺损处的两端的外径相配合，内套筒 (3)位于外套筒 (2)内，外套筒 (2)的长度大于内套筒 (3)的长度，连接杆 (4)插在内套筒 (3)内，连接杆 (4)的直径与内套筒 (3)的内径基本相同，使得连接杆能够卡紧内套筒，连接杆 (4)的长度比内套筒 (3)的长度大0.5-2cm。 2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内套筒 (3)的直径为3mm-3.5cm，长度为1-10cm；外套筒 (2)的直径为4mm-5cm，长度为2-15cm。 3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述内套筒 (3)的壁厚为0.2-1mm，外套筒 (2)的壁厚为0.3-0.8mm。 4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述内套筒 (3)和外套筒 (2)由生物相容性良好的可降解镁合金制成。 5.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述内套筒 (3)和外套筒 (2)的筒壁为具有网孔的网状结构。 6.根据前述权利要求中任一项的装置，其特征在于，内套筒和外套筒之间填充骨修复介质。 7.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述骨修复介质为改性羟基磷灰石颗粒，其粒径为10-50nm。 8.根据前述权利要求中任一项的装置，其中所述内套筒和外套筒的表面覆有在人体内具有生物相容性的可降解高聚物膜。 9.一种制造根据权利要求1-8中任一项的装置的方法，包括使用外套筒 (2)、内套筒 (3)、连接杆 (4)构成所述装置，使外套筒 (2)的内径与需要植骨的管状骨 (1)缺损处的两端的外径相配合，内套筒 (3)位于外套筒 (2)内，外套筒 (2)的长度大于内套筒 (3)的长度，连接杆 (4)插在内套筒 (3)内，连接杆 (4)的直径与内套筒 (3)的内径基本相同，使得连接杆能够卡紧内套筒，连接杆 (4)的长度比内套筒 (3)的长度大0.5-2cm。 10.根据权利要求9的方法，其特征在于，向内套筒 (3)和外套筒 (2)之间填充骨修复介质。 权利要求书104382636A21/4页3用于修复骨折骨骼的装置及其制造方法技术领域0001本发明涉及一种用于修复骨折(包括骨缺陷)骨骼的装置及其制造方法，尤其涉及使用特殊材质和骨修复介质。 技术背景0002骨折愈合是指骨折断端间组织修复的过程，其最终结果是损伤的骨组织恢复正常的结构及生物力学功能，其中使断裂骨骼的端部进行再接合并重新对准。 在需要恢复断裂骨骼的正常位置及功能时，就需要进行骨折修复。 在骨折愈合阶段的整个过程中，必须将骨骼牢固地保持在正确的位置上并进行支撑，直到其足够强壮以支承重量。 在没有恰当地修复骨折的情况下，有可能发生骨骼的错位，从而引起骨骼或身体那个区域关节的可能的身体功能障碍。 0003在以前，主要依靠模子和夹板从体外支撑骨骼。 然而，无菌手术的发展降低了感染的风险，因此医生可以直接对骨骼进行处理，并且可以将材料植入体内。 其包括使用内部固定装置，例如钢丝、板、棒、销、钉和螺钉来直接支撑骨骼，及将骨接合剂混合物或骨骼空隙填料加到骨折骨骼上。 0004骨折因缺损不愈合是骨科常见疾病，骨折不愈合的治疗是骨科医师面临的挑战之一。 对于骨折因缺损造成的不愈合有多种治疗方法，其中植骨是最为常用、效果较好的治疗方法。 目前对于管状骨的植骨方法是采用外固定架植骨，外固定架两端与管状骨缺损处的两端固定连接，在管状骨的缺损处放置截取的腓骨，腓骨由外固定架紧固。 这种方法的缺点是腓骨与两端的管状骨之间没有髓内钉连接，植骨纤细、强度小、未愈合时活动受限。 此外，部分骨折不愈合应用植骨治疗仍然不愈合，需要二次植骨手术，同时应用促进骨折修复机制再次启动的各种生物子，例如骨形态发生蛋白。 该类药物价格昂贵，而且部分病例治疗效果不确切。 0005102389329A公开了一种更用于管状骨缺损愈合的植骨装置，其包括内外套筒和连杆。 然而，在该专利文献中，套筒的材质为一般的可降解镁合金，难以兼顾生物相容性和机械强度，另外采用的自体松质骨为普通松质骨，修复性不理想。 通过引用将该专利的全部公开内容并入本文。 00061761433A公开了一种从前斜方插入椎间位置的修补装置，包括具有与第一脊椎骨在前斜方接合的第一法兰的第一元件，第一法兰相对于第一元件的横轴和纵轴成斜角，和具有与第二脊椎骨在前斜方接合的第二法兰的第二元件，第二法兰相对于第二元件的横轴和纵轴成斜角，其中第一和第二元件结合在一起，可以使第一和第二元件之间形成关节运动。 0007US4502161A公开了在其内部用不锈钢线束，尼龙或机织织物增强的硅橡胶，橡胶或聚四氟乙烯半月板修复体。 所提出的材料具有较低的生物适应性和有可能引发严重的滑液的反应。 0008WO89/00413A1公开了由胶原类型I纤维的三维阵列构成的修复用的半月板，该胶说明书104382636A32/4页4原类型I纤维由聚合氨基多糖分子组成并且经由交联而互连。 活体内，基质具有与天生的半月板基本上相同的外表面轮廓。 基质提供部分可再吸收的适合于半月板纤维软骨细胞向内生长的架子。 尽管其构造可以具有确定的形状和大小，然而其机械性能-特别是压缩模量-并不能接近于软骨的机械性能。 0009US4919667A公开了一种由聚酯与聚氨基甲酸酯结合构造的半月板修复体。 该聚酯布置为多层的毡，其中一层或以上的中间层夹在也是聚酯的编织布顶层和底层之间。 该聚酯和聚氨基甲酸酯很可能与US4502161A中报导的材料相比具有更好的生物相容性。 0010使用固定装置并且将骨接合剂(骨修复介质)加到骨折骨骼上用于修复骨骼是现有技术上是众所周知的。 然而，传统的骨接合剂生物相容性和生物力学性能差，材料-骨组织界面也较差，固定装置也具有较差的生物降解性和强度的平衡性。 本领域需要一种兼具有良好的生物降解性和强度的固定装置和骨接合剂。 发明内容0011为解决现有技术中存在的上述问题，在现有技术的基础上，本发明人经过深入研究和大量实验，提出了如下技术方案0012在一方面，本发明提供了一种用于修复骨折(包括骨缺陷)骨骼的装置，其特征在于，该装置包括外套筒、内套筒和连接杆，外套筒的内径与需要植骨的管状骨缺损处的两端的外径相配合，内套筒位于外套筒内，外套筒的长度大于内套筒的长度，连接杆插在内套筒内，连接杆的直径与内套筒的内径基本相同，使得连接杆能够卡紧内套筒，连接杆的长度比内套筒的长度大0.5-2cm。 0013优选地，所述内套简直径为3mm-3.5cm，外套简直径为4mm-5cm，长度为2-15cm。 0014优选地，所述内套筒 (3)的壁厚为0.2-1mm，外套筒 (2)的壁厚为0.3-0.8mm。 0015最优选地，所述内套筒和外套筒由可降解镁合金制成，优选所述连接杆也由可降解镁合金制成，所述镁合金为生物医用镁合金，其组分和质量百分含量如下Sn1.0-3.0，Zn0.6-0.8，Mn0.20-0.50，Ca0.10-0.50，Nd0.01-0.20，杂质元素Fe0.001、Cu0.001和Ni0.002，余量为Mg。 0016该镁合金中Nd的加入及其特定含量的选择可以显著减弱电偶腐蚀倾向，极大提高合金的耐蚀性，本发明人经过进一步研究发现，其腐蚀速率为不加Nd时腐蚀速率的46。 另外，Ca的加入显著增强镁合金的耐蚀性，其表面膜层膜电阻增加高达4倍。 这些效果都是本领域技术人员所预料不到的。 0017所述镁合金通过如下方法制得0018 (1)按照上述质量百分比，采用纯镁锭、纯锡锭、纯锌锭、氧化钙、钕丝和Mg-Mn中间合金在熔剂保护下进行熔炼、铸造制成镁合金铸锭；0019 (2)将镁合金铸锭在300-400保持3-5小时后进行多道次轧制预变形，每道次预变形量小于5；0020 (3)将预变形后的镁合金进行固溶热处理，固溶处理温度为455-500，固溶处理时间为3-10小时，然后水淬、炉冷或空冷至室温；0021 (4)将步骤 (3)得到产品进行时效处理，首先在400-440固溶处理1-6小时，水淬至室温，然后在80-100下首次时效16-24小时，随后在160-200下再次时效6-24小说明书104382636A43/4页5时，空冷至室温。 0022本发明人经研究发现，特定量的锰的加入，可促进骨骼生长发育，保持正常的脑功能，还能维持正常的糖、脂肪代谢，改善机体的造血功能，还可以增强内分泌功能，维持甲状腺的正常功能，促进性激素的合成，调节神经反应能力。 另外，本发明的镁合金层错能较低，材料的层错能越低就越容易产生生长孪晶，Sn、Zn和Mn等合金化元素的加入进一步降低了合金的层错能，使得合金在固溶热处理过程中易于形成大量生长孪晶，并且较小的变形量使得所形成的位错结构均匀地分布于基体内时，有利于形成非常细小的孪晶。 0023通过本发明方法制得的所述镁合金经固溶处理后，产生大量生长孪晶。 晶粒内大量细小孪晶的存在有效地提高了该合金的强韧性，具有良好的综合力学性能，经测试，本发明的所述镁合金室温下抗拉强度为220MPa，伸长率为25，另外具有较低的溶血率，溶血率仅为3.12，完全符合生物材料溶血率要求，尤其适合于用作生物可降解性骨折修复支撑材料。 0024在一个优选实施方面，所述内套筒和外套筒的筒壁为具有网孔的网状结构。 0025内套筒和外套筒之间优选填充骨修复介质。 0026所述骨修复介质可以为改性羟基磷灰石颗粒，其粒径为10-50nm。 该骨修复介质的新骨生成速度是普通市售松质骨的2倍以上。 0027所述改性羟基磷灰石颗粒为下式(I)所示化合物(即单体)的聚合物与羟基磷灰石的复合物00280029所述聚合物的聚合过程如下0030称取一定量的式(I)所示化合物装入三颈烧瓶中，然后注入含辛酸亚锡的甲苯溶液，式(I)所示化合物与辛酸亚锡的摩尔比为20001至30001，然后抽真空，将烧瓶压强降至0.5Pa以下，之后在70-90温度下进行聚合，聚合0.5-3小时，获得聚合物粉末。 0031在甲醇溶剂中，将所述聚合物粉末和羟基磷灰石颗粒以13-16的重量比进行混合，然后过滤，干燥，粉碎，过筛，取粒径为10-50nm部分作为所需改性羟基磷灰石颗粒。 0032另外地，所述内套筒和外套筒的表面覆有在人体内具有生物相容性的可降解高聚物膜。 该高聚物膜通过如下方法进行制备0033称取一定量的聚羟基丁酸戊酸酯和聚丁二酸丁二酯，其中聚羟基丁酸戊酸酯与聚丁二酸丁二酯的重量比为15-21(优选11)，将二者的混合物溶于30-60的氯仿溶液中，搅拌并水浴加热1-10小时，静置脱泡，然后采用刷涂、喷涂、浸涂和流延法涂覆在内套筒和外套筒的表面，将经涂覆的内套筒和外套筒至于真空烘箱中于50-80放置8-15小时，从而在内套筒、外套筒表面形成共混薄膜，控制薄膜的厚度为0.01-0.2mm，然后用说明书104382636A54/4页61-3mol/L的氢氧化铵溶液处理所述薄膜2-5小时以活化其表面，然后用去离子冲洗干净，再在50-80下真空干燥6-10小时，即得成品。 0034所述可降解高聚物膜的施加极大地提高了可降解镁合金的生物相容性，使其具有更广泛的应用。 0035在另一方面，提供了一种制造上述装置的方法，所述装置包括外套筒、内套筒和连接杆，使外套筒的内径与需要植骨的管状骨缺损处的两端的外径相配合，内套筒位于外套筒内，外套筒的长度大于内套筒的长度，连接杆插在内套筒内，连接杆的直径与内套筒的内径基本相同，使得连接杆能够卡紧内套筒，连接杆的长度比内套筒的长度大0.5-2cm。 0036优选地，向内套筒和外套筒之间填充骨修复介质。 附图说明0037图1是根据本发明的用于修复骨折骨骼的装置的结构示意图。 0038图2是根据本发明的用于修复骨折骨骼的装置的使用状态图。 具体实施方式0039实施例10040如图1所示，所述用于修复骨折骨骼的装置由外套筒 2、内套筒 3、连接杆4组成。 外套筒2的两端套在需要植骨的管状骨缺损处的两端，并由螺钉5固定。 内套筒3位于外套筒2内，连接杆4插在内套筒3内，连接杆4的直径与内套筒3的内径相匹配，连接杆4的两端插在管状骨1的髓腔中。 连接杆4为杆状或柱状结构，一般可以采用髓内钉。 内套筒和外套筒的筒壁为有网眼的网状结构，内