一种可降解的颈椎融合器及其制备方法与流程

本发明涉及一种颈椎融合器，尤其是一种可降解的颈椎融合器及其制备方法。
背景技术：
颈椎前路椎间盘切除植骨融合术于上世纪50年代由smith和robinson医生首次报道，现已广泛用于治疗各类颈椎退变性疾病，是治疗颈椎病的经典术式。然而自体骨量有限，容易引发感染等，且存在自体骨植入后被吸收等缺陷。脊柱外科医生为探索理想的融合方法研究设计了颈椎间融合器，既可以提供植入后的即刻稳定性，提高融合率，又可以重建并维持椎间高度和颈椎生理曲度，在颈椎融合手术中广泛应用。目前临床上多使用钛合金、peek、碳纤维等材料的颈椎间融合器。而这一类融合器主要有以下几个方面缺点：对食管及附件肌肉、组织造成压迫，使患者具有异物感和不适感；需要二次手术取出，更是增加了病人的生理和经济负担；高弹性模量在椎间隙前方形成应力遮挡，不利于有效的骨融合。医用可吸收材料的新兴，也为新型可吸收颈椎椎间融合器的研制提供了理论依据和研究基础，聚乳酸(pla)是当下较热门的可降解材料，其代谢最终产物是水和二氧化碳，均可被机体吸收代谢，具有良好的生物相容性。在公开号cn1436518a为的专利中，公开了由聚乳酸/羟基磷灰石材料制作的融合器，但其强度及降解性能还有待进一步提高，同时该融合器还要与颈前路板配合使用，具有应力遮挡和异物感、不适感且需二次手术等缺点。专利公开号cn2561364y公开了一种由聚合物材料聚dl乳酸、聚l乳酸或它们之间共聚物制成的带两个突起嵌柱的自锁定融合器，但其强度及可降解性能有待提高且手术不易操作有脱出的风险。专利公开号cn103418034a公开了由聚dl乳酸、羟基磷灰石以及磷酸三钙通过溶液共混方式制造的融合器，但其由于混合不均匀存在强度不高，疲劳性能差，降解性能不可控制等缺点。技术实现要素：针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种能够彻底改善peek和碳纤维融合器无法降解、无法实现完全的生物性骨愈合的问题，并且还可以使得融合器主体的顶部表面与人体椎体更贴合的一种可降解的颈椎融合器及其制备方法。为实现上述目的，本发明提供一种可降解的颈椎融合器，包括融合器主体(1)和至少一个锚定板(2)，在所述融合器主体(1)的顶部表面与底部表面分别设有若干个齿状凸起a(3)与齿状凸起b(4)，所述融合器主体(1)采用由pldlla材料和β-tcp材料混合而复合材料制成，所述锚定板(2)由纯pldlla材料制成；所述齿状凸起a(3)的顶部表面形成弧形面(31)。上述的可降解的颈椎融合器，其中，所述弧形面的弧度值为r15～r20。上述的可降解的颈椎融合器，其中，所述融合器本体通过环氧乙烷灭菌/辐照灭菌后分子量为7～50万；所述锚定板(2)通过环氧乙烷灭菌/辐照灭菌后分子量为7～60万。上述的可降解的颈椎融合器，其中，在所述融合器主体(1)上设有用于固定所述锚定板(2)的通孔，在所述融合器主体(1)的侧壁面设有融合孔(5)与竖向夹持定位槽(6)，在所述融合器主体(1)上还设有贯穿于其内部的至少一个植骨孔(7)、以及至少两个显影针(8)；所述锚定板(2)贯穿于所述通孔后、其底端由位于所述融合器主体(1)的底部，并通过所述锚定板(2)上的锁定组件将所述融合器主体(1)固定在患者的体内。上述的可降解的颈椎融合器，其中，所述通孔的上端面位于所述融合器主体(1)的背面、下端面位于所述融合器主体(1)的底部表面，所述上端面与所述下端面、以及二者之间的区域形成倾斜通道(10)。上述的可降解的颈椎融合器，其中，所述锚定板(2)由板体(11)、形成在所述板体(11)两侧的第一钩体(12)与第二钩体(13)、以及位于所述板体(11)顶部表面的凸台(9)，所述第一钩体(12)、所述第二钩体(13)与所述凸台(9)构成所述锁定组件。本发明还提供一种可降解的颈椎融合器的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将pldlla材料与β-tcp材料分别烘干后按比例搅拌混合，将混合均匀的材料放入混料挤出机中熔融共混并造粒，对生成的复合材料粒子进行注塑、脱模后生成融合器本体；步骤2、将纯pldlla材料通过造粒机生成粒子后，再通过螺杆式注塑机注塑成型，以形成锚定板；步骤3、将锚定板装配在融合器本体上，以形成融合器。上述的制备方法，其中，在步骤1中，包括以下子步骤：步骤11、将pldlla材料与β-tcp材料分别烘干后按比例搅拌混合，并对混合均匀的混合材料进行熔融共混、造粒；其中，步骤11包括以下子步骤：步骤111、将烘干后的β-tcp材料与pldlla材料按照2：98～3：7的比例进行搅拌混合，直至混合均匀；步骤112、将共混机中熔融区的温度设置为160～230℃、螺杆转速设置为80～150转/分后，将已混合均匀的混合材料，缓慢倒入料斗中；步骤113、待螺杆扭矩值稳定后，开始混炼计时，调整螺杆转速至规定值，循环混炼1.5分钟；步骤114、关闭循环阀门，打开挤出阀门，将混炼好的材料挤出；步骤115、将挤出的混炼材料导入造粒机中进行切断造粒，以生成可吸收骨内固定植入材料的复合材料粒子；步骤12、通过造粒机生成的复合材料粒子进行注塑、脱模后生成融合器本体；其中，步骤12包括以下子步骤：步骤121、将复合材料粒子加入微型螺杆式精密注塑机储料槽中，并同时继续保持加热烘烤状态；步骤122、开启微型螺杆式精密注塑机的电加热系统，当机器的实际温度和设定温度达到一致时，进入注塑加工环节；步骤123、通过50～80bar的压力将材料注入采用分离式加热模式的模具中，然后保压，脱模生成融合器本体。上述的制备方法，其中，在步骤1中，β-tcp材料选用为未烧结的或烧结过的材料，其中，钙与磷的比例为1.5：1～1.7：1；在pldlla材料中，l-丙交酯与dl-丙交酯摩尔百分含量为：l-丙交酯为70％～98％，dl-丙交酯为2％～30％；pldlla材料的分子量为8万～100万。上述的制备方法，其中，在步骤2中，包括以下子步骤：步骤21、将纯pldlla材料粒子加入微型螺杆式精密注塑机储料槽中，并同时继续保持加热烘烤状态；步骤22、开启微型螺杆式精密注塑机的电加热系统，当机器的实际温度和设定温度达到一致时，进入注塑加工环节；步骤23、通过50～80bar的压力将材料注入采用分离式加热模式的模具中，然后保压，脱模以形成锚定板。与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明能够彻底解决现有金属融合器造成的应力遮挡、融合器沉降、金属结构松脱等并发症，彻底改善peek和碳纤维融合器无法降解、无法实现完全的生物性骨愈合的问题；通过将齿状凸起a3表面的弧度值设定为r15～r20，使得融合器主体的顶部表面与人体椎体更贴合；将融合器本体与锚定板灭菌后的分子量被设置为7～50万与7～60万后，使得融合器本体与锚定板能够具有良好的力学性能，并且使得融合器本体与锚定板的降解周期可控；能够彻底改善普通融合器力学性能差、降解性能不可控、需二次手术等问题；通过双重锁定组件能够满足人体椎间融合要求，可以成为现有椎间融合器的替代物，手术创伤更小，可以有效避免沉降塌陷、无法实现完全的生物性骨愈合等问题，减少病人的住院时间，降低诊疗费用。附图说明图1为本发明中融合器的结构图；图2为图1中融合器本体的结构图；图3为图1中锚定板的结构图；图4为本发明中融合器制备方法的流程图；图5a与图5b为融合器的电镜扫描图；图6为样品的生物相容性性能图。主要附图标记说明如下：1-融合器本体；2-锚定板；3-齿状凸起a；31-弧形面；4-齿状凸起b；5-融合孔；6-竖向夹持定位槽；7-植骨孔；8-显影针；9-凸台；10-倾斜通道；11-板体；12-第一钩体；13-第二钩体；14-加强筋；15-倾斜面具体实施方式如图1至图3所示，本发明提供一种可降解的颈椎融合器，包括融合器主体1和锚定板2，锚定板被装配在融合器本体上后，锚定板与融合器本体水平面呈30°～60°的夹角。其中，该夹角的角度最佳值为45°。融合器主体1采用由pldlla材料和β-tcp材料混合而复合材料制成，锚定板2由纯pldlla材料制成。融合器本体通过环氧乙烷灭菌/辐照灭菌后分子量为7～50万。其中，通过环氧乙烷灭菌/辐照灭菌后分子量的最佳值为30万。锚定板2通过环氧乙烷灭菌/辐照灭菌后分子量为7～60万。其中，通过环氧乙烷灭菌/辐照灭菌后分子量的最佳值为40万。融合器本体通过环氧乙烷灭菌/辐照灭菌后分子量为7～50万、锚定板2通过环氧乙烷灭菌/辐照灭菌后分子量为7～60万，融合器本体与锚定板灭菌后的分子量被设置为上述数值的作用是能够具有良好的力学性能，并且使得融合器本体与锚定板的降解周期可控。在融合器主体1的顶部表面的设有若干个的齿状凸起a3，在其底部表面设有若干个齿状凸起b4，其中，齿状凸起a3与齿状凸起b4中的锯齿方向相对应。其中，齿状凸起a3的顶部表面形成弧形面31，该弧形面31的弧度值为r15～r20。在本实施例中，弧形面31的弧度最佳值为r18。由于将弧形面31的弧度最佳值设定为r18，使得融合器主体1的顶部表面能够与人体椎体更贴合。在融合器主体1上设有用于固定锚定板2的通孔，在融合器主体1的侧壁面设有融合孔5与竖向夹持定位槽6，在融合器主体1上还设有贯穿于其内部的至少一个植骨孔7、以及至少两个显影针8。其中，显影针选用为钛显影针或钽显影针，其数量为2～5个。通孔的上端面位于融合器主体1的背面、下端面位于融合器主体1的底部表面，上端面与下端面、以及二者之间的区域形成倾斜通道10。其中，倾斜通道10具有倾斜面15。锚定板2贯穿于倾斜通道10后、其底端由位于融合器主体1的底部，并通过锚定板2上的锁定组件将融合器主体1固定在患者的体内。其中，锚定板2由板体11、形成在板体11两侧的第一钩体12与第二钩体13、以及位于板体11顶部表面的凸台9，第一钩体12、第二钩体13与凸台9构成锁定组件。其中，第一钩体12和第二钩体13形成第一重锁定组件，凸台9形成第二重锁定组件。在本实施例中，锚定板2的数量为两个，两个锚定板在装配在融合板本体后，其位置相对称。另外，在本实施例中，融合器主体1上设有两个植骨孔7，在两个植骨孔7之间还设有加强筋14。在本实施例中，β-tcp材料选用为未烧结的或烧结过的材料，其中，钙与磷的比例为1.5：1～1.7：1；在pldlla材料中，l-丙交酯与dl-丙交酯摩尔百分含量为：l-丙交酯为70％～98％，dl-丙交酯为2％～30％；pldlla材料的分子量为8万～100万。如图4所示，本发明提供一种可降解的颈椎融合器的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将pldlla材料与β-tcp材料分别烘干后按比例搅拌混合，对通过造粒机生成的复合材料粒子进行注塑、脱模后生成融合器本体。在步骤1中，包括以下子步骤：步骤11、将pldlla材料与β-tcp材料分别烘干后按比例搅拌混合，并对混合均匀的混合材料进行熔融共混、造粒；其中，步骤11包括以下子步骤：步骤111、将烘干后的β-tcp材料与pldlla材料按照2：98或3：7的比例进行搅拌混合，直至混合均匀；步骤112、将共混机中熔融区的温度设置为160～230℃、螺杆转速设置为80～150转/分后，将已混合均匀的混合材料，缓慢倒入料斗中；其中，将共混机熔融区(上、中、下)温度的最佳值设置为195℃；螺杆转速的转速最佳值设置为130转/分。步骤113、待螺杆扭矩值稳定后，开始混炼计时，调整螺杆转速至规定值，循环混炼1.5分钟；步骤114、关闭循环阀门，打开挤出阀门，将混炼好的材料挤出；步骤115、将挤出的混炼材料导入造粒机中进行切断造粒，以生成可吸收骨内固定植入材料的复合材料粒子；步骤12、通过造粒机生成的复合材料粒子进行注塑、脱模后生成融合器本体；其中，步骤12包括以下子步骤：步骤121、将复合材料粒子加入微型螺杆式精密注塑机储料槽中，并同时继续保持加热烘烤状态；步骤122、开启微型螺杆式精密注塑机的电加热系统，当机器的实际温度和设定温度达到一致时，进入注塑加工环节；步骤123、通过50～80bar的压力将材料注入采用分离式加热模式的模具中，然后保压，脱模生成融合器本体。另外，在步骤1中，β-tcp材料选用为未烧结的或烧结过的材料，其中，钙与磷的比例为1.5：1或1.7：1；在pldlla材料中，l-丙交酯与dl-丙交酯摩尔百分含量为：l-丙交酯为70％～98％，dl-丙交酯为2％～30％；pldlla材料的分子量为8万～100万。步骤2、将纯pldlla材料通过造粒机生成粒子后，再通过螺杆式注塑机注塑成型，以形成锚定板。。在步骤2中，包括以下子步骤：步骤21、将纯pldlla材料粒子加入微型螺杆式精密注塑机储料槽中，并同时继续保持加热烘烤状态；步骤22、开启微型螺杆式精密注塑机的电加热系统，当机器的实际温度和设定温度达到一致时，进入注塑加工环节；步骤23、通过50～80bar的压力将材料注入采用分离式加热模式的模具中，然后保压，脱模以形成锚定板。步骤3、将锚定板装配在融合器本体上，以形成融合器。实施例1分别对纳米级β-tcp材料与pldlla材料进行烘干；按照2：98的比例对纳米级β-tcp材料与pldlla材料进行搅拌混合均匀，最后将混合均匀的材料放入混料挤出机中进行熔融共混并造粒，即得pla/纳米级β-tcp复合材料粒子；将造粒机生成的复合材料粒子在一定温度下通过微型注塑机注塑成型，以加工制成融合器本体。将纯pldlla材料在一定温度下通过微型注塑机注塑成型，以加工制成锚定板。将锚定板装配在融合器本体上，以形成融合器。其中，在pldlla材料中，l与dl的比例为7：3；纳米级β-tcp的含量分别为0wt％、10wt％、20wt％、30wt％。实施例2分别对微米级β-tcp材料与pldlla材料进行烘干；按照2：98的比例对微米级β-tcp材料与pldlla材料进行搅拌混合均匀，最后将混合均匀的材料放入混料挤出机中进行熔融共混并造粒，即得pla/微米级β-tcp复合材料粒子；将造粒机生成的复合材料粒子在一定温度下通过微型注塑机注塑成型，以加工制成融合器本体。将纯pldlla材料在一定温度下通过微型注塑机注塑成型，以加工制成锚定板。将锚定板装配在融合器本体上，以形成融合器。其中，在pldlla材料中，l与dl的比例为8：2；纳米级β-tcp的含量分别为0wt％、10wt％、20wt％、30wt％。实施例3分别对微米级β-tcp材料与pldlla材料进行烘干；按照3：7的比例对微米级β-tcp材料与pldlla材料进行搅拌混合均匀，最后将混合均匀的材料放入混料挤出机中进行熔融共混并造粒，即得pla/微米级β-tcp复合材料粒子；将造粒机生成的复合材料粒子在一定温度下通过微型注塑机注塑成型，以加工制成融合器本体。将纯pldlla材料在一定温度下通过微型注塑机注塑成型，以加工制成锚定板。将锚定板装配在融合器本体上，以形成融合器。其中，在pldlla材料中，l与dl的比例为98：2；纳米级β-tcp的含量分别为0wt％、10wt％、20wt％、30wt％。混合均匀性检测通过扫描电子显微镜观察实施例1制得的微米级β-tcp的含量为30wt％的融合器。通过扫描电子显微镜观察发现纳米级β-tcp颗粒在融合器中粒径均匀分布，平均粒径为645nm(如图5a与图5b)。不同含量材料的静态力学性能测定融合器本体采用pldlla材料与β-tcp材料按上述工艺制造。融合器本体的尺寸为长14.0mm，宽14.0mm，前缘高度为5mm，最高处为6mm；融合器本体的上端面与下端面具有深度为0.4mm、间距为1.5mm的齿状结构；融合器本体靠近后缘具有2个椭圆形垂直通孔，距离后缘5mm。锚定板由纯pldlla(l-丙交酯70％，dl-丙交酯30％)材料注塑制造。锚定板长11mm，宽8mm，厚度1mm，锚定板具有第一钩体与第二钩体，锚定板上端面有一个长3.5mm、宽3mm、高0.3mm的凸台，凸台距离锚定板尾部的距离为2.5mm。具体力学性能参数见下表：(1)纳米级β-tcp颗粒与pldlla(l:dl为8：2)(2)微米级β-tcp颗粒与pldlla(l:dl为8：2)(3)微米级β-tcp颗粒与pldlla比例3：7，其中pldlla中l：dl分别为7：3、8：2、98：2l：dl为7：3l：dl为8：2l：dl为98：2压缩刚度784079718100扭转刚度0.65nm/°0.54nm/°0.53nm/°剪切刚度5312n/mm5395n/mm5562n/mm不同含量材料的动态疲劳性能测定将实施例1中制成的融合器放入bose疲劳实验机中的固定装置内，并施加200～2000n的轴向力反复进行压缩，测试融合器的抗压缩疲劳性能，测试结果均能在300万次内不损坏。体外降解试验将测试样品(pldlla(l:dl为8：2)与不同含量的微米级β-tcp颗粒制成的融合器)放入密封容器，温度在37℃，加入pbs缓冲液，缓冲液与样品的比例应大于30：1，ph为7.4，24周后将样品从缓冲液中取出测定，具体结果如下：生物相容性本实施例对不同含量材料微米级β-tcp(0wt％、10wt％、20wt％、30wt％)制成的融合器的生物相容性进行了测定，用上述各组材料配制的溶液对(l929)成纤维细胞进行了细胞活力的mtt实验，溶液的孵育时间为5天。实验结果如附图6所示，1mg/ml浓度的纯pldlla对细胞产生的毒性最大，而1mg/ml浓度的三种复合材料的细胞毒性都小于pldlla组，而0.1mg/ml与0.01mg/ml各组的毒性都很小与对照组无显著差异，且复合材料组的毒性也都小于pldlla组的毒性，可见pldlla/β-tcp复合材料的生物相容性非常好。本发明的融合器采用pldlla材料(聚乳酸)与β-tcp材料(β-磷酸三钙)共混材料制造而成。一方面，l-丙交酯在共聚物中含量较高而使材料具备一定的结晶性能，保证了其强度与左旋聚乳酸相当，另一方面，少量dl-丙交酯的存在可以加速材料的降解吸收；再者，带有两个锚定板自锁定结构可以避免具有应力遮挡和异物感、不适感且需二次手术等缺点；最后，将β-磷酸三钙通过熔融共混的方式复合到聚乳酸材料中然后通过精密注塑加工得到融合器，具有很好的力学性能、可控的降解性和骨相容性，能与新生骨结合，有利于新骨的生长。以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。当前第1页12