[发明专利]骨科生物可吸收植入物

说明书

本发明提供了一种骨科植入物，其包括在多个连续的连续层中自由预定纤维取向的连续增强复合长丝，其中，所述连续增强复合长丝包括生物可吸收聚合物基体和连续生物可吸收增强纤维或纤维束，并且由此连续层的连续生物可吸收增强纤维或纤维束至少部分地混合和/或交织形成三维互锁连续纤维结构。

技术领域

本发明涉及由包括生物可吸收聚合物基体和连续生物可吸收纤维或纤维束的连续增强复合长丝制造的骨科植入物，并且涉及由包括生物可吸收聚合物基体和连续生物可吸收纤维或纤维束的连续增强复合长丝制造骨科植入物的过程。

背景技术

为了避免在骨科创伤和重建手术中使用金属植入物进行内固定，自20世纪80年代中期以来，在临床应用中研究并应用了典型地由丙交酯基聚合物(lactide basedpolymer)制成的生物可吸收植入物。然而，丙交酯基聚合物材料本身的力学性能并不是很好。与通常用于骨科植入物的金属合金相比，它们相对较弱且易碎。陶瓷颗粒(典型的羟基磷灰石和磷酸三钙(TCP)，例如，β-TCP)已被添加到聚合物基体中，以改进植入物材料降解过程中的生物相容性和骨生长。然而，与由纯聚合物制成的植入物相比，这些复合材料的力学性能要差。

自20世纪60年代后期以来，生物可吸收玻璃材料作为颗粒或块体，已成功地被用作骨填充材料。玻璃易碎，因此不适合作为固定植入物材料。然而，一些生物可吸收硅基玻璃材料也可以被拉成具有大约2000MPa拉伸强度的薄玻璃纤维。将这些玻璃纤维与生物可吸收聚合物组合，可以产生具有优异性能的增强生物可吸收复合材料。其强度接近金属材料的强度，但该材料仍是生物可吸收的。此外，这些类型的玻璃已被示出有利于新骨的形成并具有抗菌性能。

纤维复合材料的特点是沿纤维方向强度高，而垂直于纤维方向强度低。这对提供一种控制产品中纤维取向从而控制其强度的方法提出了挑战。

用这种类型的热塑性玻璃纤维复合材料制造复合材料产品的典型制造技术是注射成型和压缩成型。

在注射成型过程中，包含聚合物和玻璃纤维的颗粒被送入注射成型机的加料单元中。它们在加工过程中被熔化和切碎，因此在最终产品中保留足够长的纤维以获得良好的增强效果是有挑战性的。此外，在注射过程中，纤维取向仅受模具中的材料流动控制。难以确保纤维取向总是与植入物的设计应力最适合。

在传统的压缩成型技术中，纤维结构被作为预制件放入模具中，所述预制件通常由具有标准纤维角的编织结构组成。预制件的制备很繁重。通常是手工作业，包括切割、成形和堆放。通过这种方法，也很难调整植入物特定区域的纤维取向，以使产品适应应用的要求。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种骨科植入物和一种用于制造骨科植入物的过程，以克服上述问题。本发明的目的是通过过程和骨科植入物来实现的，其特征在于独立权利要求中所述的内容。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。

本发明基于能够在植入物中逐层自由定义期望纤维取向的思想。这是通过以下来实现的：通过三维控制的纤维股加料机(例如，3D打印机)在连续的连续层中以预定的纤维取向沉积包括生物可吸收聚合物基体和连续生物可吸收纤维或纤维束的连续增强复合长丝。这形成一种长丝预制件，其包括在多个连续的连续层中的连续生物可吸收增强纤维或纤维束。有利地，将长丝预制件成型成骨科植入物的最终形状迫使连续生物可吸收增强纤维或纤维束在热和压力下至少部分地混合和/或交织，因此形成三维互锁连续纤维结构。

附图说明

在下文中，将参照附图通过优选实施例更详细地描述本发明，其中

图1示出了使用取向设计软件逐层设计纤维取向；

图2示出了长丝预制件的说明性示例的打印；

图3示出了刚刚压缩成型的植入物；

图4示出了压缩成型的桡骨远端板；

图5示出了自动生产模块的示意图；