[发明专利]氨基酸共聚物-硫酸钙复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可作为骨组织修复和重建材料使用的医用复合材料，特别是一种可控降解的多元氨基酸共聚物-硫酸钙复合材料及其制备方法。

背景技术

在医用材料中，可生物降解型高分子材料包括天然高分子材料(如胶原、甲壳素、纤维素)和合成的可降解高分子材料(如线性脂肪族聚酯、聚乙烯醇等)。目前天然高分子材料的强度低、具有排异现象，而合成的可降解高分子材料(如聚乳酸)则存在体内的降解速度不可控制、降解过程和力学性能不匹配、降解产物对组织产生刺激、炎症等副作用和缺点。

作为较为理想的骨组织修复和重建材料，聚合物/羟基磷灰石(HA)和聚合物/硫酸钙(CS)复合材料已被广泛的研究和应用。其中聚合物/羟基磷灰石(HA)复合材料兼有聚合物的强度、韧性以及HA的活性，有望在受力部位使用，达到修复和重建的目的，但该类材料难降解、吸收慢的特点又影响骨的修复和重建。在对聚合物/硫酸钙(CS)复合材料的研究中，以聚乳酸/硫酸钙(CS)系列居多，但聚乳酸在体内降解的不可控性以及对组织有炎症和刺激反应的缺点，使其尚有待进一步改进和完善。

目前广泛使用的骨填充材料是美国WRIGHT公司生产的硫酸钙填充材料。该材料具有吸收快、成骨效果好的特点。但硫酸钙溶解度较大，25℃时为0.016克，单一使用时的降解速度太快，与骨的形成和重建速度不相匹配，导致了在填充处形成空洞，不利于骨的修复和重建。同时，硫酸钙在溶解过程中使溶液pH值降低，所形成的酸性环境也不利于新骨的形成。

因此，对于需要重建、修复和塑型的硬组织急需一种可控降解仿生功能型高分子复合材料，使其能够适于体内环境、其力学性能能能与组织的修复和重建相匹配地逐步降低，且降解成分逐步被吸收代谢而不对组织产生刺激和炎症等副作用。在组织重建完成后，该材料也即基本被降解和吸收，从而实现骨进材料退的协同过程，以满足对组织的修复、重建和塑型需要。

发明内容

针对上述情况，本发明将提供一种新形式的可控降解氨基酸共聚物-硫酸钙医用复合材料，以解决上述目前聚合物/硫酸钙类复合材料存在的问题，满足医疗上对组织的修复、重建和塑型需要。在此基础上，本发明还将提供该复合材料的一种制备方法。

本发明氨基酸共聚物-硫酸钙复合材料，由多元氨基酸共聚物(MACP)和硫酸钙(CS)及允许量的其它杂质组成。其中，所说该多元氨基酸共聚物中至少含有ε-氨基己酸，其余的氨基酸选自甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸和精氨酸。

上述复合材料组成中所说的硫酸钙，可以为无水硫酸钙和/或各种形式的水合硫酸钙，如常见的半水硫酸钙、二水硫酸钙等，其均可在人的体液作用下溶解并释放出钙，能促进骨骼的生长和愈合。

一般情况下，上述复合材料中所说硫酸钙的质量，以控制为复合材料总质量的30％～65％的范围内较为理想。

经试验，上述复合材料中所说的多元氨基酸共聚物，更好方式是采用由ε-氨基己酸与至少5种所说的其余氨基酸共聚而成的聚合物，并且ε-氨基己酸在全部氨基酸总量中的摩尔比例≥40％，其余氨基酸中的每种氨基酸在全部氨基酸总量中的摩尔比例≥1％。该聚合物本身的降解速度是可调节的，通过改变和/或调整这些其余氨基酸的单体和/或比例，可以改变和调整聚合物的降解速度；通过选择不同的氨基酸单体，还可以改变和调整降解产物对周围环境pH的影响。

为进一步提高上述复合材料的生物活性和生物相容性及人体可接受性和有益性，减少降解产物刺激性和/或对人体的不利影响，本发明上述复合材料中所说的其氨基酸，以尽量选择其中相应的L-丙氨酸、L-苯丙氨酸、L-赖氨酸、L-脯氨酸等人体可接受的天然碱性和/或中性氨基酸为佳。

本发明上述复合材料的制备，可以将上述的硫酸钙、ε-氨基己酸及相应的其余氨基酸单体原料以水或其它适当形式的易挥发除去的分散介质(其中优选的是水)，在惰性气体保护和150～160℃条件下充分搅拌混合并脱除水分(包括使用水合硫酸钙原料时在该温度条件下可以除去的部分结晶水)后，于200℃～250℃条件下进行原位聚合复合反应，即得到所说的复合材料。提高所说的复合反应的温度，和/或延长反应时间，都可以增大复合产物的分子量，所得产物的降解速度也相应减慢。因此，通过控制和调整反应温度、时间，和/或通过对反应物颜色、粘度等变化的观察和监控(例如反应物颜色变深、逸出气泡变小和/或减少等，显示反应物的分子量在逐渐增大)，得到不同聚合度和分子量、具有不同降解速度和性能的复合材料产物，以适应和满足不同的使用要求。。