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聚l-乳酸做为医用形状记忆材料的新用途

发布日期:2021/4/25 13:08:21

背景技术

聚乳酸是一种重要的生物医用高分子材料,具有良好的生物相容性和生物可吸收性优点,已在骨折内固定、组织工程支架、外科缝合线、药物控释体系等方面得到了广泛应用。聚乳酸通常采用丙交酯的开环聚合方法合成,根据光学活性的不同,丙交酯分为D-丙交酯,L-丙交酯以及DL-丙交酯,其开环聚合的产物相应为聚D-乳酸、聚L-乳酸和聚DL-乳酸。经文献检索发现,D-丙交酯和L-丙交酯按摩尔比1∶1的比例开环聚合得聚D,L-乳酸共聚物以及由DL-丙交酯合成的聚DL-乳酸具有形状记忆特性,而在已有的文献中未见有关于聚L-乳酸形状记忆特性的报道。

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发明内容

由于发现了聚L-乳酸的形状记忆特性,本发明的目的在于利用这种形状记忆特性而提供一种聚L-乳酸做为医用形状记忆材料的新用途,将聚L-乳酸在温度为190~210℃、压力为2~10MPa下成型成初始形状,即得到具有形状记忆特性的聚L-乳酸,将所得聚L-乳酸用于医用形状记忆材料即可。经实验发现,聚L-乳酸在100℃以下可以变形,形变恢复温度也低于100℃,因此,聚L-乳酸在100℃以下具有形状记忆特性,即具有形状记忆特性又具有生物可降解性的聚L-乳酸做为医用材料,有着其它材料所无法比拟的优势:由于聚L-乳酸具有形状记忆特性,它可以以紧缩的形式植入体内,在人体内通过加热,使其自行回复到需要的形状,这样可以减小创口,减轻患者的痛苦;聚L-乳酸是生物可降解材料,它在人体内可降解成无毒的产物,从而可以避免非降解植入材料长期在体内存在引发的不良反应及毒性反应,也避免非降解材料在某些情况下需要二次手术取出给患者带来的痛苦;同时聚L-乳酸具有良好的生物相容性:聚L-乳酸可以通过常规的共聚和共混方法在很大的范围内调整其各方面的性能,以适应不同的医学需求,这一点是传统的医用形状记忆合金所不能比拟的;此外,聚L-乳酸相对聚DL乳酸的力学性能好,降解速度慢,更适于作为骨折固定材料。相对于已有的可降解形状记忆聚合物,聚L-乳酸具有极其优越的力学性能,这对骨折内固定、支架应用领域是至关重要的。聚L-乳酸在使用的时候变形过程如下:当已赋形的聚L-乳酸加热到变形温度Tf(Tf高于玻璃化转变温度低于100℃)时,可逆相软化,在外力的作用下变形成第二种形状;在保持应力的作用下,将聚、L-乳酸冷却到玻璃化转变温度以下,可逆相进入玻璃态,分子链被冻结,聚L-乳酸硬化成具有变形后形状的稳定固形体;当具有第二种形状的聚L-乳酸加热到形状恢复温度(在Tf温度以上,100℃以下)时,可逆相又软化,聚L-乳酸恢复到由固定相记忆的初始形状。其中所提到的变形方式可以是扩径、拉伸、压缩、弯曲、扭转任何一种或几种混合使用。

聚L-乳酸还可通过开环聚合反应与其它可降解单体共聚形成共聚物,聚L-乳酸的共聚物主要为L-丙交酯与其它交酯的共聚物、L-丙交酯与内酯的共聚物以及L-丙交酯与醚段的共聚物。聚DL-乳酸的降解速度比聚L-乳酸的降解速度快,两者的共聚物可以调节其降解性能;聚乙交酯的玻璃化转变温度较聚L-乳酸的低,约为45℃,聚ε-己内酯的玻璃化转变温度很低,约为-60℃,其中聚L-乳酸与任意一种单体共聚或三者的共聚可以在很大范围内调节其形状恢复温度,同时可以在很大程度调节其力学性能和降解性能。同时聚L-乳酸也可通过与其它生物可降解聚合物共混形成共混物来调节其形状恢复温度以及力学性能和降解性能,以更适宜生物医学应用。在聚L-乳酸中添加具有生物活性的羟基磷灰石粒子、磷酸二钙、磷酸三钙和生物玻璃制成的聚L-乳酸复合材料,其中,羟基磷灰石是自然骨的主要成分,具有极好的生物活性、骨传导性,能与骨组织形成直接的骨性结合,因此含有HA颗粒的聚L乳酸形状记忆聚合物在骨固定方面具有很大的应用潜力。

具体实施方式

将聚L-乳酸在温度为190~210℃、压力为2~1MPa下成型成初始形状,即得到具有形状记忆特性的聚L-乳酸,将所得聚L-乳酸用于医用形状记忆材料即可,所得医用形状记忆材料的使用方法为:在高于玻璃化转变温度以上施加变形为二次形状,冷却到玻璃化转变温度以下冻结变形;再次加热到玻璃化转变温度以上,材料恢复初始形状。所述聚L-乳酸可由L-丙交酯开环聚合生成,所用的医用形状记忆材料包括血管绑缚材料、肌腱结合材料、手术缝合线、骨折固定材料或介入支架材料。

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