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CN109970956B - 基于Krebs循环所涉及羧酸制备的可降解聚酯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

基于Krebs循环所涉及羧酸制备的可降解聚酯复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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CN109970956B CN201910268530.7A CN201910268530A CN109970956B CN 109970956 B CN109970956 B CN 109970956B CN 201910268530 A CN201910268530 A CN 201910268530A CN 109970956 B CN109970956 B CN 109970956B
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Abstract

本发明提供一种可生物降解聚酯材料预聚体,它是由羧酸A和多元醇B熔融缩聚得到的聚酯;其中,所述的羧酸A是复合羧酸,选自Krebs循环过程中涉及的羧酸及其均聚物中的至少两种的混合物。本发明还提供一种适用于骨修复的可生物降解复合材料,按重量百分比计,由10~99%的所述预聚体和1~90%的含金属离子化合物制成。本发明所述的复合材料不仅具有良好的生物安全性和适合的力学性能,而且对于骨组织的再生具有显著的促进作用。本发明还提供制备所述复合材料的方法。

Description

基于Krebs循环所涉及羧酸制备的可降解聚酯复合材料及其 制备方法和应用
技术领域
本发明涉及生物医用材料领域,具体涉及一种可降解的聚酯,及其制备方法和潜在应用。
背景技术
可降解生物材料如聚乳酸(PLA)、聚丙交酯乙交酯(PLGA)、聚己内酯(PCL)等线性高分子具有良好的生物相容性,在生物医用领域得到了广泛研究和应用。目前已经有防粘连膜、骨钉、药物释放载体等产品投向市场。
但是,作为体内植入材料,现有的可降解生物材料仍然存在着局部炎症反应、降解速度与力学性能保持不匹配等诸多缺陷。同时,材料制备过程繁杂、制造成本高,不利于工业化生产和应用。因此寻求新的可生物降解材料、新的制备方法是人们一直探索的方向。利用羧酸和醇之间的熔融缩聚,无须添加任何催化剂,即可获得体相交联的聚酯材料。这种方法很大程度上使制备变得简单,而且获得的聚酯材料性能也能够满足体内植入的应用要求。
现有技术中,专利US8911720公开了利用柠檬酸和二醇制备热塑性弹性体可作为体内植入的生物支架的方法。更进一步,专利US8568765中描述了熔融缩聚得到的聚柠檬酸二醇酯(POC)与羟基磷灰石(HA)形成的POC-HA复合材料可用于组织工程和骨固定装置以及骨缺损修复材料。专利US9750845中公开了在聚柠檬酸二醇中加入纳米纤维PLLA可提高拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率,且永久变形较小;通过改变纳米相PLLA的浓度、选择二元醇单体或者调整聚合条件可以调节产物的力学性能,使所得复合弹性体适用于软骨、韧带和血管。专利CN107583106A公开了对熔融缩聚得到的聚柠檬酸酯的改性,使其适用于3D打印等生物支架的快速成型方式。现有技术的上述研究基本上都聚焦于聚柠檬酸酯,其原因主要在于,聚柠檬酸酯除了具有理想的生物降解性能外,其聚合单体原料柠檬酸自身具有独特的分子链结构,在与不同的醇发生缩聚反应后很容易形成分子链相互交联、相互穿插的三维网络状的化学结构,由此使聚酯产物在力学性能方面具有更好的可调控性,对提升聚酯产品的应用范围和应用价值非常有利。
在修复牙齿缺损、骨肿瘤切除后修补、股骨头坏死后的再造等临床修复治疗中都需要能够快速填补异型缺损、具有优良骨再生性能的软体材料。因此对于骨修复领域来说,植入式的修复材料不仅需要理想的生物降解性和力学性能,还需要对于骨组织再生过程提供有力的促进。因此,有必要针对骨修复领域的应用需求研发新的植入式组织工程材料,实现组织工程材料在骨修复领域的广泛应用。
发明内容
鉴于上述技术背景,本发明的最重要的目的在于:提供一种可生物降解的聚酯材料,适用于骨修复,不仅具有良好的生物安全性和适合的力学性能,而且对于骨组织的再生具有显著的促进作用。
本发明的另一个目的在于:提供制备所述聚酯类材料的方法,简化制备过程、改善产品性能,使所得的聚酯类材料在骨修复领域具有实际的应用价值。
本发明的再一个目的在于:提供所述聚酯材料作为组织工程材料的应用。
为了实现上述目的,本发明提供以下技术方案:
首先,提供一种可生物降解聚酯材料预聚体,它是由羧酸A和多元醇B熔融缩聚得到的聚酯;其中,所述的羧酸A是复合羧酸,选自Krebs循环过程中涉及的羧酸或其均聚物中的至少两种的混合物,优选苹果酸、柠檬酸、富马酸、丁二酸、聚苹果酸或聚柠檬酸中的任意两种或两种以上的混合物。
本发明优选的聚酯材料预聚体中,所述的多元醇B包括但不限于乙二醇、1,4-丁二醇、1,8-辛二醇、甘油、三羟甲基丙烷、己三醇、赤藓醇、季戊四醇、双季戊四醇、木糖醇、山梨醇、甘露醇或支化聚乙二醇中的任意一种或两种以上的组合物;更优选1,4-丁二醇、甘油、或支化聚乙二醇中的或任意一种或两种以上的组合物。
本发明优选的一种实施方式中,所述的复合羧酸中包含结构中含有至少二个羧基和一个羟基的羧酸;更优选的所述结构中含有至少二个羧基和一个羟基的羧酸是L-苹果酸或柠檬酸。
本发明优选的另一种实施方式中,所述的复合羧酸是L-苹果酸、柠檬酸和丁二酸的混合物。
本发明还提供一种可生物降解的医用聚酯材料,它是本发明所述的预聚体在静设备中经体相交联反应得到的聚酯。
本发明还提供一种组织修复用支架,它通过在本发明所述的预聚体中加入致孔剂或致孔结构物而制备得到。所述的致孔剂包括但不限于氯化钠颗粒、葡糖糖微球、3D打印高分子材料支架、聚乳酸微球。
本发明所述的可生物降解聚酯材料预聚体中含有Krebs循环过程中涉及的羧酸,这类羧酸作为人体三羧酸代谢的中间体,对组织再生具有良好的促进作用,可以作为植入材料中的活性成分发挥作用。
基于上述可生物降解的聚酯材料预聚体,本发明进一步提供一种适用于骨修复的可生物降解复合材料,按重量百分比计,它是由10~99%的本发明所述聚酯预聚体和1~90%的含金属离子化合物制成的复合材料。
本发明优选的方案中,所述的含金属离子化合物包括钙、镁、铁的化合物,尤其包括氢氧化钙、氧化钙、氢氧化亚铁、三氧化二铁、氢氧化镁、氧化镁、羟基磷灰石、磷酸氢钙、磷酸二氢钙、磷酸四钙、磷酸八钙、硫酸钙、碳酸钙、柠檬酸钙、苹果酸钙、聚苹果酸钙、聚苹果酸镁、聚苹果酸铁、丁二酸钙、磷酸三钙、富马酸亚铁、丁二酸亚铁、苹果酸镁或柠檬酸镁中的任意一种或两种以上的组合物。
本发明优选的方案中,所述的适用于骨修复的可生物降解复合材料,按重量百分比计,由62.5~91%的本发明所述聚酯材料预聚体和9~37.5%的含金属离子化合物制成。
本发明还提供一种制备所述适用于骨修复的可生物降解复合材料的方法,包括:先以至少两种Krebs循环过程中涉及的羧酸或其均聚物和多元醇为原料以熔融缩聚方式制备预聚体,然后在所述预聚体内加入金属元素和/或无机盐,在静设备中继续体相交联反应得到所述的复合材料。
本发明的制备方法中,所述的Krebs循环过程中涉及的羧酸包括苹果酸、柠檬酸、富马酸或丁二酸;所述的多元醇包括但不限于乙二醇、1,4-丁二醇、1,8-辛二醇、甘油、三羟甲基丙烷、己三醇、赤藓醇、季戊四醇、双季戊四醇、木糖醇、山梨醇、甘露醇或支化聚乙二醇中的任意一种或两种以上的组合物;优选1,4-丁二醇、甘油、或支化聚乙二醇中的或任意一种或两种以上的组合物。
本发明所述制备方法的一种具体实施方式中,所述的Krebs循环过程中涉及的羧酸至少包括苹果酸或柠檬酸中的任意一种;所述的以至少两种Krebs循环涉及的羧酸和多元醇为原料以熔融缩聚方式制备预聚体,具体是先将苹果酸或柠檬酸中的任意一种进行均聚合,然后在其中加入其他所述的Krebs循环过程中涉及的羧酸和所述多元醇,继续熔融缩聚,得到预聚体。
本发明所述制备方法的另一种具体实施方式中,所述的以至少两种Krebs循环涉及的羧酸和多元醇为原料以熔融缩聚方式制备预聚体,具体是先将Krebs循环过程中涉及的羧酸的酯与所述多元醇发生酯交换反应,然后在其中加入其他Krebs循环过程中涉及的羧酸和所述多元醇,继续熔融缩聚,得到预聚体;所述的Krebs循环过程中涉及的羧酸的酯优选富马酸酯,更优选富马酸甲酯或富马酸二乙酯。
本发明所述的制备方法中,所述的熔融缩聚温度优选在120~180℃。
本发明所述的制备方法中,所述的熔融缩聚时间优选为1-2小时。
本发明所述的制备方法中,所述的在静设备中继续体相交联反应的温度优选130~135℃。
本发明所述的制备方法中,所述的在静设备中继续体相交联反应的时间优选3~250小时。
本发明所述的制备方法中,所述的静设备优选电热烘箱或微波反应器。
本发明还提供所述预聚体或复合材料作为组织工程材料在血管、软骨、皮肤、椎间盘或骨组织等修复中的应用。
与现有技术相比,本发明所述的预聚体、复合材料及其制备方法具有以下几方面有益效果:
1.本发明所涉及聚合方法不引入任何催化剂,提高了生物安全性。
2.本发明预聚体及复合材料作为组织工程学材料具有优异的组织再生活性。
该活性缘于以两种以上Krebs循环过程中涉及的羧酸(记作“Krebs羧酸”,包括苹果酸、柠檬酸、丁二酸或富马酸等)为原料制备聚酯。经实验发现,这些Krebs羧酸相比其他羧酸制备成聚酯后对骨组织的再生具有明显的加速作用;而且,相对于单一的Krebs羧酸聚酯,两种以上Krebs羧酸制备的聚酯在促进骨组织再生方面可获得异常显著的效果。究其原因,应与Krebs羧酸对再生过程的代谢的影响有关。三羧酸循环是需氧生物体内普遍存在的代谢途径,是糖类、脂类、氨基酸的最终代谢途径,其中苹果酸、柠檬酸、富马酸、丁二酸是中间代谢物,Krebs羧酸制备的聚酯之所以可加速骨的再生,应该是通过调节代谢途径实现的。
本发明利用了Krebs羧酸对代谢的调节特性,以至少两种Krebs羧酸和多元醇制备的预聚体及其复合材料不但生物相容性良好,而且还具有组织再生活性。
3.本发明的可生物降解复合材料具有适合骨修复的成分和力学强度。
含金属离子的化合物对骨修复过程具有重要意义。钙元素是骨组织所必须的,其中羟基磷灰石(HA)、β-磷酸三钙(TCP)、磷酸氢钙、磷酸氢二钙等是常用的活性材料;镁也是人体所必须的基本元素,几乎参与了人体所有的新陈代谢过程,具有成骨和成血管活性;血管长入有助于骨组织发育,而铁元素同样具有助于成血管活性。因此在医用的聚酯类材料中引入或加载这些必要的金属元素对于骨组织再生具有显著的促进作用。此外,本发明人研究发现,本发明复合材料中引入含金属离子的有机或无机化合物的形式虽然是简单共混的方式,但显著增强了材料的强度。现有技术中,人们长期以来认为体相交联医用聚酯类材料只能作为柔性材料用于软组织修复再生,而不能用于需要一定力学强度的修复领域,例如骨修复。本发明人发现引入其他化学结构羧酸如L-苹果酸可以提高聚酯类材料的强度,在此基础上,进一步将金属离子引入医用聚酯材料,不仅为聚酯材料带来了促进骨组织再生的活性,而且使医用聚酯材料也具备了用于骨修复的理想力学强度,为医用聚酯材料在骨修复领域的应用创造了条件。
4.本发明的制备方法中,通过调节反应条件可获得不同性能的材料,适用范围更广,比如用于医用导管、防粘连薄膜材料等。本发明的制备方法中,可以通过调整所述的预聚体原料组成种类、投料比和/或体相交联反应时间来获得不同力学性能的所述复合材料,如得到膏状物、软质弹性体、硬质弹性体、硬质材料等。得到的可以塑形的材料和软质弹性体材料可以用于缺损非承重骨修复;而得到硬质弹性体或者硬质材料可以用于具有力学支撑作用的骨修复。因此按照本发明方法可以制备出不同用途的医用聚酯材料,不但可以用于软组织如血管、软骨、皮肤、椎间盘的修复,而且也适合于骨、牙齿等硬质材料的修复。
附图说明
图1~图6分别是本发明实施例3、4、5、6、9、10制备获得的聚酯材料外观照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明,但不应该将此理解为本发明的保护范围仅限于下述实施例。
以下实施例中所使用的所有化合物及试剂均为现有产品,或可由现有方法制备的产品。
实施例1:L-苹果酸/柠檬酸/丁二酸/甘油缩聚制备的聚酯类材料
将柠檬酸、L-苹果酸、丁二酸各0.1mol,甘油0.17mol,加入到双口烧瓶中,氮气保护,在140-150℃下反应1小时得到预聚体,而后转移到聚四氟乙烯表面皿中,放入135℃烘箱中继续反应,反应3天,冷却后得到硬质材料。
实施例2:L-苹果酸/柠檬酸/丁二酸/1,4-丁二醇缩聚制备的聚酯类材料
将柠檬酸、L-苹果酸、丁二酸各0.1mol,1,4-丁二醇0.25mol,加入到双口烧瓶中,氮气保护,在150-160℃下反应1小时得到预聚体,而后转移到聚四氟乙烯表面皿中,放入135℃烘箱中继续反应,反应1天后测量力学强度,拉伸强度0.73Mpa,断裂伸长率252.7%。
实施例3:L-苹果酸/柠檬酸(自聚)/丁二酸/甘油缩聚制备的聚酯类材料
柠檬酸0.1mol加入到双口烧瓶中,在145℃下自聚4小时左右,而后加入L-苹果酸、丁二酸各0.1mol,1,4-丁二醇0.25mol,氮气保护,在165-170℃下反应1.5小时得到预聚体,而后转移到聚四氟乙烯表面皿中,放入135℃烘箱中继续反应,反应5天后测量力学强度,拉伸强度1.27Mpa,断裂伸长率174.6%
实施例4:L-苹果酸/富马酸/1,4-丁二醇缩聚制备的聚酯类材料
富马酸二甲酯0.05mol和1,4-丁二醇0.1mol加入到双口烧瓶中,在145℃下反应2小时左右,而后加入L-苹果酸0.1mol继续反应2小时得到预聚体,而后转移到聚四氟乙烯表面皿中,放入135℃烘箱中继续反应,反应5天后测量力学强度,拉伸强度1.93Mpa,断裂伸长率122.8%。
实施例5:L-苹果酸/丁二酸/1,4-丁二醇缩聚制备的聚酯类材料
L-苹果酸0.1mol、丁二酸0.1mol和1,4-丁二醇0.15mol加入到双口烧瓶中,在120℃下反应2小时得到预聚体,而后转移到聚四氟乙烯表面皿中,放入130℃烘箱中继续反应,反应4天后测量力学强度,拉伸强度8.8Mpa,断裂伸长率14.1%。
实施例6:L-苹果酸/丁二酸/甘油缩聚制备的聚酯类材料
L-苹果酸0.1mol、丁二酸0.1mol和甘油0.1mol加入到双口烧瓶中,在120℃下反应2小时得到预聚体,而后转移到聚四氟乙烯表面皿中,放入135℃烘箱中继续反应,反应7天后测量力学强度,拉伸强度18.3Mpa,断裂伸长率53.6%。
实施例7:L-苹果酸/柠檬酸/丁二酸/1,4-丁二醇聚酯类材料与羟基磷灰石(HA)共混制备的聚酯类复合材料
将柠檬酸、L-苹果酸、丁二酸各0.1mol,1,4-丁二醇0.25mol,加入到双口烧瓶中,氮气保护,在140-155℃下反应2小时得到预聚体,而后将预聚体转移到聚四氟乙烯表面皿中,加入预聚体总重量10%的羟基磷灰石(HA)共混,得到含无机物的“布丁”状材料。
实施例8:L-苹果酸/丁二酸/1,4-丁二醇/HA缩聚制备的聚酯类复合材料
L-苹果酸0.1mol、丁二酸0.1mol和1,4-丁二醇0.15mol加入到双口烧瓶中,在130-140℃下反应3小时得到预聚体,而后将预聚体转移到聚四氟乙烯表面皿中,加入预聚体总重10%的羟基磷灰石,放入135℃烘箱中继续反应,反应4天后得到常温下“布丁”状高粘性可塑形材料。
实施例9:L-苹果酸/柠檬酸(自聚)/丁二酸/甘油/HA缩聚制备的聚酯类复合材料
柠檬酸0.15mol加入到双口烧瓶中,在140℃下自聚3小时,而后加入L-苹果酸、丁二酸各0.15mol,1,4-丁二醇0.375mol,氮气保护,在150℃下反应1小时得到预聚体,而后将预聚体转移到聚四氟乙烯表面皿中,加入总重量的30%羟基磷灰石,放入135℃烘箱中继续反应8小时,得到常温下“布丁”状高粘性可塑形材料,适用于异型骨缺损的修复。
实施例10:L-苹果酸/柠檬酸(自聚)/丁二酸/甘油/HA缩聚制备的聚酯类复合材料
柠檬酸0.15mol加入到双口烧瓶中,在140℃下自聚3小时,而后加入L-苹果酸、丁二酸各0.15mol,1,4-丁二醇0.375mol,氮气保护,在150℃下反应1小时得到预聚体,而后将预聚体转移到聚四氟乙烯表面皿中,加入预聚体总重量的30%羟基磷灰石,放入135℃烘箱中继续反应12小时,材料固化,测量力学强度,拉伸强度2.4Mpa,断裂伸长率146.0%。
实施例11:L-苹果酸/柠檬酸(自聚)/丁二酸/甘油/HA缩聚制备的聚酯类复合材料
柠檬酸0.15mol加入到双口烧瓶中,在140℃下自聚3小时,而后加入L-苹果酸、丁二酸各0.15mol,1,4-丁二醇0.375mol,氮气保护,在150℃下反应1小时得到预聚体,而后将预聚体转移到聚四氟乙烯表面皿中,加入预聚体总重量的60%羟基磷灰石,放入135℃烘箱中继续反应12小时,材料固化。
实施例12:L-苹果酸/柠檬酸(自聚)/丁二酸/甘油/磷酸氢钙缩聚制备的聚酯类复合材料
柠檬酸0.15mol加入到双口烧瓶中,在140℃下自聚3小时,而后加入L-苹果酸、丁二酸各0.15mol,1,4-丁二醇0.375mol,氮气保护,在150℃下反应2小时得到预聚体,而后将预聚体转移到聚四氟乙烯表面皿中,加入预聚体总重量的60%羟基磷灰石,放入135℃烘箱中继续反应3小时,得到膏状可塑形材料。
实施例13:L-苹果酸/柠檬酸(自聚)/丁二酸/甘油/磷酸氢钙缩聚制备的聚酯类复合材料
柠檬酸0.15mol加入到双口烧瓶中,在140℃下自聚3小时,而后加入L-苹果酸、丁二酸各0.15mol,1,4-丁二醇0.375mol,氮气保护,在140℃下反应2小时得到预聚体,而后将预聚体转移到聚四氟乙烯表面皿中,加入占预聚体总重量的60%羟基磷灰石,放入135℃烘箱中继续反应248小时,材料固化得到弹性体材料。
实施例14:L-苹果酸/丁二酸/四臂PEG缩聚制备的聚酯类复合材料
将0.02molL-苹果酸、0.01mol丁二酸和,0.01mol四臂PEG(分子量900)加入到双口烧瓶中,氮气保护,在150℃下反应1小时得到预聚体,而后将预聚体转移到聚四氟乙烯表面皿中,放入135℃烘箱中继续反应24小时,材料固化。
实施例15:L-苹果酸/柠檬酸(自聚)/丁二酸/甘油/Ca2+/Mg2+缩聚制备的聚酯类材料
柠檬酸0.1mol加入到双口烧瓶中,在145℃下自聚4小时,而后加入L-苹果酸、丁二酸各0.1mol,1,4-丁二醇0.25mol,反应2小时得到预聚体,加入占预聚体总重量分别为5%的氢氧化钙和氧化镁,而后转移到聚四氟乙烯表面皿中,放入135℃烘箱中继续反应3小时,得到橘黄色膏状可塑性材料。
实施例16:L-苹果酸/柠檬酸(自聚)/丁二酸/甘油/Ca2+/Mg2+/Fe3+缩聚制备的聚酯类材料
柠檬酸0.1mol加入到双口烧瓶中,在145℃下自聚4小时,而后加入L-苹果酸、丁二酸各0.1mol,1,4-丁二醇0.25mol,反应2小时得到预聚体,加入占预聚体总重量分别为3.33%的氢氧化钙、氧化镁和三氧化二铁,而后转移到聚四氟乙烯表面皿中,放入135℃烘箱中继续反应5小时,得到褐色的膏状可塑性材料。
对比例1:L-苹果酸/甘油/HA缩聚制备的聚酯类复合材料
L-苹果酸0.1mol和甘油0.033mol加入到100ml的双口烧瓶中,在120℃下反应1小时得到预聚体,加入预聚体总重量30%羟基磷灰石,而后转移到聚四氟乙烯表面皿中,,放入130℃烘箱中继续反应13小时,得到膏状可塑形材料。
对比例2:柠檬酸/甘油/HA缩聚制备的聚酯类复合材料
柠檬酸0.1mol和甘油0.067mol加入到100ml的双口烧瓶中,在140℃下反应2小时得到预聚体,加入聚合物总重量30%的羟基磷灰石,而后转移到聚四氟乙烯表面皿中,放入130℃烘箱中继续反应15小时,得到硬而脆的材料。
对比例3:丁二酸/甘油/HA缩聚制备的聚酯类复合材料
丁二酸0.1mol和甘油0.067mol加入到100ml的双口烧瓶中,在130℃下反应2小时得到预聚体,加入预聚体总重量30%的羟基磷灰石,而后转移到聚四氟乙烯表面皿中,放入130℃烘箱中继续反应24小时,得到膏状可塑形材料。
对比例4:富马酸/甘油/HA缩聚制备的聚酯类复合材料
富马酸二甲酯0.1mol和甘油0.06mol加入到100ml双口烧瓶中,在120℃下反应2小时得到预聚体,加入预聚体总重量30%的羟基磷灰石,而后转移到聚四氟乙烯表面皿中,放入130℃烘箱中继续反应24小时,得到膏状可塑形材料。
实验例1:
在随机分为5组的SD大鼠的头盖骨上取下左、右各一片圆形的直径为6毫米的头盖骨,将实施例8-9和对比例1-3制备的无菌的“布丁”材料分别植入对应组大鼠头盖骨缺损中。12周后,采用X光检测和Micro CT分析发现,使用实施例8、9和对比例材料的大鼠头盖骨左、右两处圆形缺损处均有明显的新骨形成,且基本填满缺损空间;但是发现实施例8、9组的新骨骨密度高于对比例各组至少27%。证明本发明的两种及以上羧酸参与缩聚且加载无机盐的材料具有良好的骨修复能力,比单一一种相应羧酸制备且加载无机盐的聚酯材料在骨修复效果上具有显著的进步。
实验例2:
在随机分为2组的SD大鼠的头盖骨上取下左、右各一片圆形的直径为6毫米的头盖骨,将实施例3和实施例16制备的无菌的“布丁”材料分别植入对应组大鼠头盖骨缺损中。12周后采用X光检测和Micro CT分析发现,植入实施例16材料的大鼠头盖骨左、右两处圆形缺损处已有明显的新骨形成,且填满缺损空间;虽然植入实施例3材料的大鼠头盖骨缺损处也有新骨形成,但是没有填满缺损空间。分别测量各组骨缺损处新骨的覆盖面积和骨密度,发现实施例16组的覆盖面积比实施例3组大了38%;实施例16组的新骨骨密度比实施例3组高了49%。证明本发明的两种及以上羧酸参与缩聚且加载无机盐的膏状材料具有更好的骨修复能力,比不加无机盐的聚酯材料在骨修复效果上具有显著的进步。

Claims (9)

1.一种适用于骨修复的可生物降解复合材料,按重量百分比计,它是由62.5~91%的可生物降解聚酯材料预聚体和9~37.5%的含金属离子化合物制成的复合材料;所述的可生物降解聚酯材料预聚体由羧酸A和多元醇B在120~180℃下熔融缩聚1-2小时得到的聚酯,所述的羧酸A是复合羧酸,是由L-苹果酸、柠檬酸和丁二酸组成的混合物;所述的多元醇B选自乙二醇、1,4-丁二醇、1,8-辛二醇、甘油、三羟甲基丙烷、己三醇、赤藓醇、季戊四醇、双季戊四醇、木糖醇、山梨醇、甘露醇或支化聚乙二醇中的任意一种或两种以上的组合物;所述的含金属离子化合物包括钙、镁、铁的化合物。
2.权利要求1所述的复合材料,其特征在于:所述的多元醇B选自1,4-丁二醇、甘油、或支化聚乙二醇中的或任意一种或两种以上的组合物。
3.权利要求1所述的复合材料,其特征在于:所述的含金属离子化合物选自氢氧化钙、氧化钙、氢氧化亚铁、三氧化二铁、氢氧化镁、氧化镁、羟基磷灰石、磷酸氢钙、磷酸二氢钙、磷酸四钙、磷酸八钙、硫酸钙、碳酸钙、柠檬酸钙、苹果酸钙、聚苹果酸钙、聚苹果酸镁、聚苹果酸铁、丁二酸钙、磷酸三钙、富马酸亚铁、丁二酸亚铁、苹果酸镁或柠檬酸镁中的任意一种或两种以上的组合物。
4.一种制备权利要求1所述适用于骨修复的可生物降解复合材料的方法,包括:先以L-苹果酸、柠檬酸和丁二酸组成的复合羧酸和多元醇为原料在120~180℃下熔融缩聚1-2小时制备预聚体,然后在所述预聚体内加入金属元素和/或无机盐,使所述预聚体占总质量的62.5~91%,在静设备中在130~135℃下继续体相交联反应3-250小时,得到所述的复合材料;所述的多元醇选自乙二醇、1,4-丁二醇、1,8-辛二醇、甘油、三羟甲基丙烷、己三醇、赤藓醇、季戊四醇、双季戊四醇、木糖醇、山梨醇、甘露醇或支化聚乙二醇中的任意一种或两种以上的组合物。
5.权利要求4所述的方法,其特征在于:所述的多元醇选自1,4-丁二醇、甘油、或支化聚乙二醇中的或任意一种或两种以上的组合物。
6.权利要求4所述的方法,其特征在于:所述的以熔融缩聚方式制备预聚体,具体是先将苹果酸或柠檬酸中的任意一种进行均聚合,然后在其中加入所述复合羧酸中的其他羧酸和所述多元醇,继续熔融缩聚,得到预聚体。
7.一种制备权利要求1所述适用于骨修复的可生物降解复合材料的方法,包括:将柠檬酸、L-苹果酸、丁二酸各0.1mol,1,4-丁二醇0.25mol,加入到双口烧瓶中,氮气保护,在140-155℃下反应2小时得到预聚体,而后将预聚体转移到聚四氟乙烯表面皿中,加入预聚体总重量10%的羟基磷灰石共混,得到含无机物的“布丁”状材料。
8.一种制备权利要求1所述适用于骨修复的可生物降解复合材料的方法,包括:柠檬酸0.15mol加入到双口烧瓶中,在140℃下自聚3小时,而后加入L-苹果酸、丁二酸各0.15mol,1,4-丁二醇0.375mol,氮气保护,在150℃下反应1小时得到预聚体,而后将预聚体转移到聚四氟乙烯表面皿中,加入总重量的30%羟基磷灰石,放入135℃烘箱中继续反应8小时,得到常温下“布丁”状高粘性可塑形材料,适用于异型骨缺损的修复。
9.一种制备权利要求1所述适用于骨修复的可生物降解复合材料的方法,包括:柠檬酸0.1mol加入到双口烧瓶中,在145℃下自聚4小时,而后加入L-苹果酸、丁二酸各0.1mol,1,4-丁二醇0.25mol,反应2小时得到预聚体,加入占预聚体总重量分别为3.33%的氢氧化钙、氧化镁和三氧化二铁,而后转移到聚四氟乙烯表面皿中,放入135℃烘箱中继续反应5小时,得到褐色的膏状可塑性材料。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111647146B (zh) * 2020-05-12 2021-09-21 江南大学 一种低温3d打印生物降解材料、制备方法及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005247966A (ja) * 2004-03-03 2005-09-15 Mitsubishi Chemicals Corp 脂肪族ポリエステル及びその製造方法
WO2010025725A1 (en) * 2008-09-05 2010-03-11 Gumlink A/S Use of a polyester as an elastomer component for gum bases

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5187150A (en) * 1987-10-14 1993-02-16 Debiopharm S.A. Polyester-based composition for the controlled release of polypeptide medicinal substances
US7005136B2 (en) * 2002-03-29 2006-02-28 Ethicon, Inc. Bone replacement materials utilizing bioabsorbable liquid polymers
US20070224245A1 (en) * 2006-02-08 2007-09-27 Northwestern University Poly (diol co-citrate) hydroxyapatite composite for tissue engineering and orthopaedic fixation devices
CN102127211B (zh) * 2009-03-05 2013-05-29 绍兴文理学院 一种生物质聚酯
CN103122056B (zh) * 2013-01-21 2016-03-23 安徽雪郎生物科技股份有限公司 一种可生物降解的聚丁二酸富马酸丁二醇酯及其制备方法
CN106456665A (zh) * 2014-03-17 2017-02-22 宾夕法尼亚州研究基金会 促进骨生长和愈合的方法
FR3025798B1 (fr) * 2014-09-12 2016-09-16 Arkema France Procede specifique de preparation de polyesters biosources.
CN104693430B (zh) * 2015-03-03 2016-07-06 清华大学 一种聚(丁二酸丁二醇酯-共-苹果酸丁二醇酯)及其制备方法
CN108530851B (zh) * 2017-03-02 2020-03-17 中国科学院化学研究所 一种生物活性复合材料及其制备方法和用途
CN109364304B (zh) * 2018-10-16 2021-05-14 南京邦鼎生物科技有限公司 一种3d打印制备可降解均一性多功能生物仿生支架的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005247966A (ja) * 2004-03-03 2005-09-15 Mitsubishi Chemicals Corp 脂肪族ポリエステル及びその製造方法
WO2010025725A1 (en) * 2008-09-05 2010-03-11 Gumlink A/S Use of a polyester as an elastomer component for gum bases

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