CN109689123B - 具有微结构的颗粒的含钙盐的复合粉末的植入物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种本发明涉及一种包含具有微结构颗粒的复合粉末的植入物,可通过将大颗粒与小颗粒结合的方法获得,其中所述大颗粒的平均粒径为10μm至10mm,所述大颗粒包含至少一种聚合物,所述小颗粒排列在所述大颗粒的表面上和/或不均匀地分布在所述大颗粒内部,所述小颗粒含有钙盐,所述小颗粒的平均粒径为0.01μm至1.0mm,其中所述复合粉末颗粒的平均粒径d50在10μm至小于200μm的范围内,所述复合粉末的细粒度小于体积的50%。本发明涉及的主题也是可通过选择性激光烧结获得的,含有所述复合粉末的植入物,其中所述植入物尤其应用于神经外科,口腔外科,颌面外科,面部外科,咽喉外科,鼻外科和耳外科,以及手足外科,胸外科,肋骨外科和肩部外科等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有含钙盐的复合粉末的植入物,所述植入物通过选择性激光烧结获得,并尤其是应用于神经外科,口腔外科,颌面外科,面部外科,咽喉外科,鼻外科和耳外科,以及手足外科,胸外科,肋骨外科和肩部外科等领域。
本发明不涉及所述植入物的原料制备,也不涉及除生产植入物,尤其是为神经,口,颌,面,喉,鼻和耳以及手,足,肋骨和肩等部位的外科手术而准备的植入物,外的其他目的的应用。
背景技术
碳酸钙,CaCO3,是一种目前在日常生活许多领域都有应用的碳酸的钙盐。尤其是应用作纸张,颜料,合成材料,墨水,胶料和药物中的添加剂或改性剂。在合成材料中碳酸钙优选地作为填充材料以代替相对昂贵的聚合物。
复合材料(合成材料)已为人所知并指由两种或更多复合的材料组成的材料,所述材料与其各种组分不同的材料特性。对于复合材料的性质,材料属性和组分的几何形状很重要。尤其是尺寸效应通常起作用。结合通常是通过材料配合或形状配合或两者的组合来实现。
此外,含有钙盐的,特别是碳酸钙的微结构复合颗粒本身也是已知的。
文件WO2012/126600A2公开了可通过结合大颗粒与小颗粒的方法获得的微结构复合颗粒,其中
-大颗粒的平均粒径为0.1μm至10mm,
-小颗粒的平均粒径至多是大颗粒平均粒径的1/10,
-大颗粒包含至少一种聚合物,
-小颗粒包含碳酸钙,
-小颗粒排列在大颗粒的表面上和/或不均匀地分布在大颗粒内部,
-其中小颗粒包含平均粒径为0.01μm至1.0mm的沉淀碳酸钙颗粒。
此外,文件WO2012/126600A2描述了可通过结合大颗粒与小颗粒的方法获得的微结构复合颗粒,其中
-大颗粒的平均粒径为0.1μm至10mm,
-小颗粒的平均粒径至多是大颗粒平均粒径的1/10,
-大颗粒包含至少一种聚合物,
-小颗粒包含至少一种钙盐,
-小颗粒排列在大颗粒的表面上和/或不均匀地分布在大颗粒内部,
其中大颗粒包含至少一种可再吸收的聚酯,所述聚酯的数均分子量为500g/mol至1000000g/mol。
文件WO2012/126600A2所示的复合颗粒主要用作添加剂,特别是作为聚合物添加剂,作为用于制造元件的添加剂或原料,用于医疗技术和/或微技术和/或用于制造发泡物品。选择性激光烧结(SLM工艺)的过程在该文件中有提及。
但是,对于选择性激光烧结需要更合适的材料。文件WO2012/126600A2中的复合颗粒的一个缺点尤其在于其自由流动性差,该缺点只能通过使用助流剂来部分地减少。主要这种助流剂的添加物对于植入物的生产是不利的,因为它们通常对所得植入物的特性,特别是其生物相容性和生物降解性具有负面影响。此外,由于自由流动性差,激光烧结设备中的运送变得更加困难。
在使用文件WO2012/126600A2中的材料通过激光烧结制造元件时,会出现额外的以下问题。虽然研磨过的复合颗粒的烧结是可行的,但是所得元件的表面质量和表面光洁度以及元件密度并不完全令人满意。特别期望得到的是元件更好的收缩性和更好的尺寸稳定性以及在激光处理区域以外更好的导热性。此外,期望更有效的元件制造工艺。特别是,对于植入物需要改进,尤其是应用于神经外科,口腔外科,颌面外科,面部外科,咽喉外科,鼻外科和耳外科,以及手足外科,胸外科,肋骨外科和肩部外科等领域的植入物。
发明内容
在此背景下,本发明的目的是提供一种比目前已有的更好的植入物。尤其是对于植入物应当使用具有更优的激光烧结性能的材料,所述材料尤其是具有更好的自由流动性,在激光烧结中,制造出具有更好的表面质量和表面光洁度及更好的元件密度的元件,并且特别是所得元件具有更好的收缩性和尺寸稳定性以及在激光处理区域外更好的导热性。另外,本发明期望得到一种效率更高的制造所述植入物的方法。
通过提供由具有特征的复合粉末组成的植入物,解决了上述以及从上述情况中可直接得出的未明确列举出的任务。按照本发明的复合粉末在制造植入物可应用于,尤其是制造应用于神经外科,口腔外科,颌面外科,咽喉外科,鼻外科和耳外科,以及手足外科,胸外科,肋骨外科和肩部外科等领域的植入物。此外,本发明还保护特别有利的植入物,所述植入物通过对于含有所述复合粉末的复合物进行选择性激光烧结而获得,而且所述植入物尤其是设计为应用于神经外科,口腔外科,颌面外科,面部外科,咽喉外科,鼻外科和耳外科,以及手足外科,胸外科,肋骨外科和肩部外科等领域。
通过提供具有微结构颗粒的复合粉末,所述微结构颗粒可通过将大颗粒与小颗粒结合的方法获得,其中
-所述大颗粒的平均粒径为10μm至10mm,
-所述大颗粒包含至少一种聚合物,
-所述小颗粒排列在所述大颗粒的表面上和/或不均匀地分布在所述大颗粒内部,
-所述小颗粒含有钙盐,
-所述小颗粒的平均粒径为0.01μm至1.0mm,
其中所述复合粉末颗粒的平均粒径d50在10μm至小于200μm的范围内,所述复合粉末的细粒度小于体积的50%,可以通过不易预测的方式获得含有具有改进了的特性特别适用于激光烧结过程的特性的微结构颗粒的含钙盐的复合粉末。按照本发明的复合粉末具有更好的自由流动性,这使得在激光烧结中可以制造出具有更好的表面质量和表面光洁度及更好的元件密度。同时,特别是所得元件显示出更好的收缩性和尺寸稳定性。另外,可确定在激光处理区域以外有更好的导热性。
此外,所述复合粉末允许更有效率地生产植入物,特别是根据激光烧结方法。通过使用根据本发明的所述复合粉末而可获得的熔体的熔体流动速率显著增加(改善)。根据本发明的复合粉末与常规材料相比尤其是按照SLM工艺具有更好的可处理性,并可以显著改善SLM工艺中的层结构。使用本发明的复合粉末按照SLM工艺可获得的元件具有极高质量,并且与使用的常规材料按照SLM工艺生产出的元件相比,其缺陷显著减少,元件密度提高,优选的大于95%,特别是大于97%,以及更低的孔隙度。同时,所得元件中分解产物的含量显著降低,并且所述元件的机体相容性极高。
以所示方式可获得的植入物的其他特性也非常好。植入物具有非常良好的机械性能和非常良好的pH稳定性。同时,植入物的生物相容性也得到显着改善。使用纯聚合物无法获得类似植入物,尤其因为能够用于SLM工艺处理的相应聚合物粉末还是未知的。
本发明的另一个优点在于所述复合粉末的特性,特别是复合粉末的流动性可以通过大颗粒和小颗粒的使用量和性质,特别是通过钙盐的特性,主要是通过钙盐颗粒的颗粒尺寸,以及通过钙盐颗粒的数量,有进行目标地控制和调整。此外,通过对复合粉末进行分类,可以改变特别是复合粉末的钙盐含量,主要是复合粉末的碳酸钙含量,和复合粉末的流动性,并且有目标地对其进行调整使其适用于各自的应用目的。
特别的,与作为聚合物的聚乳酸进行组合产生了本发明的以下优点。
通过使用所述复合粉末,可以生产具有可控的吸收动力学和可调节机械性能的可降解植入物。优选地包含在所述复合粉末中的聚乳酸是以乳酸为基础的可生物降解的聚合物。在有机体中,聚乳酸通过水解降解。钙盐,尤其是磷酸钙和碳酸钙,是以钙为基础的矿物质材料,并且通过骨骼的自然再生过程在体内分解。碳酸钙具有特别有利的特性,即在聚乳酸降解期间缓冲对骨细胞来说偶尔的有毒酸性环境。与磷酸钙(pH 4)相比,碳酸钙在pH约7时,即接近7.4的生理值时已起缓冲作用。聚合物的,特别是聚乳酸的分子链长度和化学组成,可用于调节直至完全降解的时间。类似地,对于聚合物的机械性能同样也是可能的。
所述复合粉末可以借助创成式生产过程选择性激光熔化(SLM)处理成植入物结构。在这里,可以有针对性地使材料和制造工艺相互适应并使其也适应于医疗要求。创成式生产的使用和由此伴随而来的几何自由度使植入物可以具有满足外科需求的内部的开放的孔隙结构,所述孔隙结构确保了对植入物的连续供给。此外,创成式定制的植入物,面对比如面部和颅骨区域的大面积的骨缺损的供应需求,可以被迅速和经济地生产。根据本发明的所述复合粉末对于通过SLM工艺的加工处理的优点在于,所述聚合物可以通过激光辐射在相对低温下融化,优选地低于300℃,并且所述钙盐颗粒,特别是碳酸钙颗粒,在所述温度下保持热稳定。通过所述复合粉末的量身定制的合成,可以由此将钙盐颗粒,特别是碳酸钙颗粒,不受由激光辐射造成的热损伤地,在所述植入物的整个体积中均匀地嵌入由聚乳酸构成的基质。植入物的强度一方面通过所述聚乳酸基质确定,另一方面由钙盐颗粒的形态,特别是碳酸钙颗粒,并且优选地还通过所用组分的混合比例来确定。另外,植入物具有生物活性,因为它们通过材料选择和随后的具有生长刺激蛋白的涂层,刺激周围的骨组织,以进行骨构建和代替支撑结构(植入物)。
由所述复合粉末制成的通过SLM创成式生产的植入物的主要优点:
·通过使用可生物降解的骨传导性的材料,积极刺激植入物在骨中生长出来,并且在大面积缺陷的情况下,在待供给的骨缺损中进行完整的骨再生成过程中实现完全降解。通过互连的孔隙结构BMP涂层可以在整个植入物的“体积”中起积极作用。
·骨组织生成:合适的孔隙结构的引入有利于新骨组织生成至植入物中。通过创成式生产工艺,可以使确定的孔隙结构可重复地引入元件中。
·建议的解决方案还有另一优势,是可以尽可能防止长期植入产生的医疗并发症,通过避免永久的异物感来尽可能地提高患者的健康舒适度-主要对于儿童和青少年-以实现“共同成长的”植入物。
·最优缓冲性能:通过使用钙盐,特别是碳酸钙,尽早对材料聚乳酸的酸降解进行缓冲,尤其是在pH值约为7时,这样可以避免在植入物周围产生酸性环境,从而避免炎症或细胞毒性作用。此外,尽可能抑制聚合物,特别是乳酸聚合物的降解过程。
·高强度:通过SLM工艺,产生完全熔接和因此而高的元件密度和强度,由此,可以使用由可生物降解的材料和开放的孔隙结构构成的量体定制的植入物来对大面积缺陷进行供给。
本发明的主题是一种植入物中的具有微结构颗粒(复合粉末)的复合粉末,其中所述复合粉末可通过将大颗粒与小颗粒结合的方法获得。
本发明中的材料的微观特性是指微结构。其中包括可分解的精细结构和微观结构。这些不存在于液体和气体。此处各个原子或分子处于无序状态。非晶固体通常在相邻原子区域具有结构的短程有序性,但无长程有序性。相反的,结晶固体不仅在近程,而是也在远程具有有序晶格结构。
在本发明的框架下,大颗粒包含至少一种聚合物,所述聚合物原则上不受进一步的限制。所述聚合物优选是热塑性聚合物,有利地是生物聚合物,橡胶,特别是天然橡胶或合成橡胶,和/或聚氨酯。
术语“热塑性聚合物”在该上下文中是指,一种塑料,其可以在一定温度范围内,优选在25℃至350℃范围内,发生(热塑性)变形。这个过程是可逆的,即它可以通过冷却和再加热至熔融状态被任意地重复,只要不会由于过热而发生所谓的材料热分解。其中,热塑性聚合物区别于热固性塑料和弹性体。
术语“生物聚合物”是指一种材料,所述材料由生物原料(可再生原料)的材料组成和/或是可生物降解的(生物所需的和/或可生物降解的聚合物)。因此,该术语包括可生物降解的或不可生物降解的生物基生物聚合物,以及可生物降解的石油基聚合物。这是与传统的石油基材料或不可生物降解的塑料,比如聚乙烯(PE),聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)有区别的。
术语“橡胶”是指一种在室温(25℃)下具有橡胶弹性的高分子量且未交联的聚合物材料。在更高温度下或在变形力的影响下,橡胶呈现出一种增加的粘性流动并因此在合适的条件下可进行重塑。
橡胶弹性特性的特征在于其具有相对低的剪切模量和相当低的温度依赖性。这是由熵变引起的。通过拉伸,橡胶弹性材料被迫进入一个更有序的形态,这导致了熵减小。去除力后,所述聚合物从而返回到原有位置且熵随之增加。
术语“聚氨酯”(PU,DIN-缩写:PUR)指的是一种塑料或一种合成树脂,其由二醇或多元醇与多异氰酸酯的加聚反应生成。聚氨酯的特性是氨基甲酸酯基。
在本发明中,特别优选地使用热塑性聚合物。特别合适的聚合物包括下列聚合物:丙烯腈乙烯丙烯(二烯)苯乙烯共聚物,丙烯腈甲基丙烯酸酯共聚物,丙烯腈甲基丙烯酸甲酯共聚物,丙烯腈聚氯乙烯苯乙烯共聚物,丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物,丙烯腈乙烯丙烯苯乙烯共聚物,芳香族聚酯,丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯共聚物,丁二烯苯乙烯共聚物,纤维素乙酸酯,纤维素乙酰丁酸酯,纤维素乙酰丙酸酯,水合纤维素,羧甲基纤维素,硝酸纤维素,纤维素丙酸酯,纤维素三乙酸酯,聚氯乙烯,乙烯丙烯酸共聚物,乙烯丙烯酸丁酯共聚物,乙烯一氯三氟乙烯共聚物,乙烯丙烯酸乙酯共聚物,乙烯甲基丙烯酸酯共聚物,乙烯甲基丙烯酸共聚物,乙烯四氟乙烯共聚物,乙烯乙烯基醇共聚物,乙烯丁烯共聚物,乙基纤维素,聚苯乙烯,聚氟乙烯丙烯,甲基丙烯酸甲酯丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物,甲基丙烯酸甲酯丁二烯苯乙烯共聚物,甲基纤维素,聚酰胺11,聚酰胺12,聚酰胺46,聚酰胺6,聚酰胺6-3-t,聚酰胺6-对苯二甲酸共聚物,聚酰胺66,聚酰胺69,聚酰胺610,聚酰胺612,聚酰胺6i,聚酰胺mxd 6,聚酰胺pda-t,聚酰胺,聚芳醚,聚芳基醚酮,聚酰胺酰亚胺,聚芳基酰胺,聚氨基-双-马来酰亚胺,聚芳酯,聚丁烯-1,聚丙烯酸丁酯,聚苯并咪唑,聚双-马来酰亚胺,聚噁重氮苯并咪唑,聚对苯二甲酸丁二酯,聚碳酸酯,聚一氯三氟乙烯,聚乙烯,聚酯碳酸酯,聚芳基醚酮,聚醚醚酮,聚醚酰亚胺,聚醚酮,聚氧化乙烯,聚芳基醚砜,聚对苯二甲酸乙二酯,聚酰亚胺,聚异丁烯,聚异氰脲酸酯,聚酰亚胺砜,聚甲基丙烯酰亚胺,聚甲基丙烯酸酯,聚-4-甲基戊烯-1,聚缩醛,聚丙烯,聚苯醚,聚氧化丙烯,聚苯硫醚,聚亚苯基砜,聚苯乙烯,聚砜,聚四氟乙烯,聚氨酯,聚乙酸乙烯酯,聚乙烯醇,聚乙烯醇缩丁醛,聚氯乙烯,聚偏氯乙烯,聚偏氟乙烯,聚氟乙烯,聚乙烯基甲基醚,聚乙烯吡咯烷酮,苯乙烯丁二烯共聚物,苯乙烯异戊二烯共聚物,苯乙烯马来酸酐共聚物,苯乙烯马来酸酐丁二烯共聚物,苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物,苯乙烯甲基苯乙烯共聚物,苯乙烯丙烯腈共聚物,氯乙烯乙烯共聚物,氯乙烯甲基丙烯酸酯共聚物,氯乙烯马来酸酐共聚物,氯乙烯马来酰亚胺共聚物,氯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物,氯乙烯丙烯酸辛酯共聚物,氯乙烯乙酸乙烯酯共聚物,氯乙烯偏氯乙烯共聚物和氯乙烯偏氯乙烯丙烯腈共聚物.
此外,使用以下橡胶是特别有利的:天然存在的聚异戊二烯,特别是顺式-1.4-聚异戊二烯(天然橡胶;NR)和反式-1.4-聚异戊二烯(杜仲胶),尤其是天然橡胶;丁腈橡胶(丁二烯和丙烯腈的共聚物);聚(丙烯腈-共-1.3-丁二烯;NBR;所谓的Buna-N橡胶);丁二烯橡胶(聚丁二烯;BR);丙烯酸橡胶(聚丙烯酸橡胶;ACM,ABR);氟橡胶(FPM);苯乙烯-丁二烯橡胶(苯乙烯和丁二烯的共聚物;SBR);苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶(苯乙烯、异戊二烯和丁二烯的共聚物;SIBR);聚丁二烯;合成的异戊二烯橡胶(聚异戊二烯;IR);乙烯-丙烯橡胶(乙烯和丙烯的共聚物;EPM),乙烯-丙烯-二烯橡胶(乙烯、丙烯和二烯组分的三元共聚物;EPDM);丁基橡胶(异丁烯和异戊二烯的共聚物;IIR);乙烯-乙酸乙烯酯橡胶(乙烯-乙酸乙烯酯的共聚物;EVM);乙烯-丙烯酸甲酯橡胶(乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物;AEM);环氧橡胶,如聚氯甲基环氧乙烷(环氧氯丙烷聚合物;CO)、氧化乙烯(环氧乙烷)-氯甲基环氧乙烷(环氧氯丙烷聚合物;ECO)、环氧氯丙烷-氧化乙烯-烯丙基缩水甘油醚聚合物(GECO)、环氧氯丙烷-烯丙基缩水甘油醚聚合物(GCO)和环氧丙烷-烯丙基缩水甘油醚聚合物(GPO);聚降冰片烯橡胶(二环的聚合物[2.2.1]庚-2-烯(2-降冰片烯);PNR);聚亚烯基(环烯烃的聚合物);硅橡胶(Q),如在聚合物链上只有甲基取代基的硅橡胶(MQ;例如,二甲基聚硅氧烷)、聚合物链上有甲基乙烯基和乙烯基取代基的硅橡胶(VMQ)、在聚合物链上有苯基和甲基取代基的硅橡胶(PMQ)、在聚合物链上有氟和甲基的硅橡胶(FMQ)、在聚合物链上有氟、甲基和乙烯基取代基的硅橡胶(FVMQ);聚氨酯橡胶;聚硫橡胶;卤化丁基橡胶,如溴丁基橡胶(BIIR)和氯丁基橡胶(CIIR);氯聚乙烯(CM);氯磺酰(CSM);氢化丁腈橡胶(HNBR);和聚磷腈。
特别优选的丁腈橡胶包括丙烯腈、丁二烯和羧基酸如甲基丙烯酸的无规三元共聚物。在此背景下,丁腈橡胶相对于所述聚合物的总重量优选地包括以下主要组分:15.0%至42.0%重量份的丙烯腈聚合物;1.0%至10.0重量份%的羧酸,其余主要为丁二烯(例如38.0%至75.0%重量份)。典型的组合物是:20.0%至40.0%重量份的丙烯腈聚合物,3.0%至8.0%重量份的羧酸和40.0%至65.0%重量份或67.0%重量份的丁二烯。特别优选的丁腈橡胶包括一种丙烯腈、丁二烯和羧酸的的三元共聚物,其中所述的丙烯腈含量小于35.0%重量份,羧酸的含量小于10.0%重量份,所述丁二烯含量对应剩余的重量,更优选的丁腈橡胶可以包括以下含量:20.0%至30.0%重量份的丙烯腈聚合物,4.0%至6.0%重量份的羧酸,其余的量主要为丁二烯。
在本发明的框架下,含氮聚合物,特别是聚酰胺的使用是特别有利的。特别优选的是聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺46、聚酰胺6、聚酰胺6-3-T、聚酰胺6-对苯二甲酸共聚物、聚酰胺66、聚酰胺69、聚酰胺610、聚酰胺612、聚酰胺6I、聚酰胺MXD 6和/或聚酰胺PDA-T,特别是聚酰胺12。
此外,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)也是对于本发明有利的,特别是那些具有平均分子量大于1000kg/mol,优选大于2000kg/mol,更优选大于3000kg/mol,特别是大于5000kg/mol的超高分子量聚乙烯。其中,平均分子重量有利的是最高10000kg/mol。特别适合超高分子量聚乙烯的密度范围在0.94g/cm3和0.99g/cm3之间。特别适合超高分子量聚乙烯的结晶范围在50%至90%之间。特别适合超高分子量聚乙烯的抗拉强度范围在30N/mm2到50N/mm2之间。特别适合超高分子量聚乙烯的弹性模量范围在800N/mm2到2700N/mm2之间。特别适合超高分子量聚乙烯的熔融范围在135℃到155℃之间。
此外,可吸收聚合物的使用也是特别有利的。术语“吸收”(拉丁语resorbere意为“吸收”)这里理解为在生物***中的物质吸收,特别在人体内的。特别让人感兴趣的是那些可用于生产可吸收植入物的材料。
根据本发明特别优选的是可吸收聚合物包括乳酸、羟丁酸和/或乙醇酸的重复单元,优选乳酸和/或乙醇酸,特别优选乳酸。聚乳酸是尤其优选的。
在这里“聚乳酸”(聚酸)被理解为由乳酸单元组成的聚合物。所述聚乳酸通常通过乳酸缩合制得,但也可以在适合条件下通过丙交酯的开环聚合得到。
根据本发明特别适合的可吸收聚合物包括聚(乙交酯-共-L-丙交酯)、聚(L-丙交酯)、聚(L-丙交酯-共-ε-己内酯)、聚(L-丙交酯-共-乙交酯)、聚(L-丙交酯-共-D,L-丙交酯)、聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)以及聚(二氧环己酮),其中,乳酸聚合物,特别是聚D-、聚L-或者聚D,L-乳酸,根据发明尤其是特别优选使用聚L-乳酸(PLLA)是非常有利的。
根据本发明,聚L-乳酸(PLLA)优选地包含以下结构:
其中,n是一个整数,优选大于10。
聚D,L-乳酸优选地包含以下结构
其中,n是一个整数,优选大于10。
适合于本发明应用目的的乳酸聚合物例如可直接从Evonik Nutrition&Care有限公司购买,商品名称为GL 903、L 206S、L 207S、R 208G、L 209S、L 210、L 210S、LC 703S、LG 824S、LG 855S、LG 857S、LR 704S、LR 706S、LR 708、LR 927S、RG 509S和X 206S。
适合于本发明应用目的特别有利的可吸收聚合物,优选的是可吸收聚酯,更优选地是指乳酸聚合物,特别优选是聚D-、聚L-或聚D,L-乳酸,尤其是聚L-乳酸,其数均分子量优选地由针对窄分布的聚苯乙烯标准品的凝胶渗透色谱法或由端基滴定法来确定,大于500g/mol,优选地大于1000g/mol,特别优选大于5000g/mol,更合适的是大于10000g/mol,尤其是大于25000g/mol。另一方面,优选的可吸收聚合物的数均小于1000000g/mol,更合适的是小于500000g/mol,更加有利的是小于100000g/mol,尤其是最高至50000g/mol。事实证明在本发明中数均分子量在500g/mol到50000g/mol范围内对本发明特别有利。
优选的可吸收聚合物的重均分子量(Mw),这里优选指的是可吸收聚合物,更有利是指乳酸聚合物,特别优选是聚D-、聚L-或聚D,L-乳酸,尤其是聚L-乳酸,优选地由针对窄分布的聚苯乙烯标准品的凝胶渗透色谱法来确定,其优选地落在750g/mol到5000000g/mol范围内,优选在750g/mol至1000000g/mol范围内,特别优选在750g/mol到500000g/mol范围内,尤其是在750g/mol到250000g/mol的范围内,且所述聚合物的分散度是在1.5到5之间。
特别合适的可吸收聚合物的固有粘度,这里优选地是指乳酸聚合物,特别优选是聚D-、聚L-或聚D,L-乳酸,尤其是聚L-乳酸,在氯仿中,25℃的温度下,1%的聚合物浓度下测量,所述固有粘度在0.3dl/g到8.0dl/g范围内,优选地在0.5dl/g到7.0dl/g范围内,特别优选地在0.8dl/gbis 2.0dl/g范围内,尤其是在0.8dl/g到1.2dl/g的范围内。
此外,特别合适的可吸收聚合物的固有粘度,这里优选的是指乳酸聚合物,特别优选是聚D-、聚L-或聚D,L-乳酸,尤其是聚L-乳酸,在六氟-2-丙醇中,30℃的温度下,聚合物浓度为1%,所述固有粘度在1.0dl/g到2.6dl/g范围内,特别是在1.3dl/g到2.3dl/g的范围内。
此外,在本发明的框架内,聚合物,更有利的是热塑料聚合物,优选的是指乳酸聚合物,特别优选是聚D-、聚L-或聚D,L-乳酸,尤其是聚L-乳酸,所述聚合物的玻璃化转变温度高于20℃、更有利地高于25℃、优选地高于30℃、特别优选地高于35℃,尤其是大于40℃是非常有利的。在一个对于本发明特别优选的实施方式的框架内,所述聚合物的玻璃化转变温度在35℃到70℃范围内,更有利的是在55℃到65℃范围内,尤其是在60℃到65℃的范围内。
此外,聚合物,更有利的是热塑料聚合物,优选是乳酸聚合物,特别优选是聚D-、聚L-或聚D,L-乳酸,尤其是聚L-乳酸,其熔点高于50℃、更有利地至少60℃、优选地高于150℃、特别优选地在130℃至210℃的范围内、特别是在175℃至195℃的范围内是特别合适的。
其中,聚合物的玻璃化温度和熔融温度优选地通过差示扫描量热法(Differential ScanningCalorimetry;缩写为DSC)测定。在本文背景下,以下步骤特别有利:
用梅特勒-托利多差示扫描量热仪(Mettler-Toledo DSC 30S)在氮气中进行DSC-测量。优选地,用金属铟进行校准。测量优选地在干燥的无氧氮气中进行(流速:优选40ml/min)。试样重量优选在15mg到20mg之间。试样首先由0℃优选地加热到待测量的聚合物的熔融温度以上,再冷却至0℃并第二次从0℃以10℃/min的加热速度加热到所述熔融温度。
作为热塑料聚合物,特别优选的是聚酰胺、UHMWPE以及可吸收聚合物,尤其是可吸收聚酯,如聚丁酸、聚乙醇(PGA)、乳酸聚合物(PLA)和乳酸共聚物,其中乳酸聚合物和乳酸共聚物根据本发明,尤其是聚L-丙交酯、聚D,L-丙交酯、D,L-PLA和PLA的共聚物特别有利。
针对本发明的目标以下聚合物是特别合适的:
1)聚L-丙交酯(PLLA),优选其固有粘度在0.5dl/g到2.5dl/g之间,更有利的是在0.8dl/g到2.0dl/g的范围内,尤其是在0.8dl/g和1.2dl/g之间(分别在25℃温度下,0.1%浓度的氯仿中测定),优选其玻璃化温度在60℃到65℃之间,进一步优选其熔融温度在180℃到185℃之间,且优选是酯封端的;
2)聚(D,L-丙交酯),优选其固有粘度在优选其固有粘度在1.0dl/g到3.0dl/g之间,更有利的是在1.5dl/g到2.5dl/g的范围内,尤其是在1.8dl/g和2.2dl/g之间(分别于25℃,0.1%浓度的氯仿中测定),优选其玻璃化温度在60℃到65℃之间,
其中,使用一种聚L-丙交酯可以达到最佳的结果,其固有粘度在0.5dl/g到2.5dl/g之间,更有利的是在0.8dl/g到2.0dl/g的范围内,尤其是在0.8dl/g和1.2dl/g之间(分别于25℃,0.1%浓度用氯仿测定),优选其玻璃化温度在60℃到65℃之间,进一步优选其熔融温度在180℃到185℃之间,且优选是酯封端的。
在本发明的框架下,对于生产所述复合粉末而使用的小颗粒包含钙盐。特别合适的钙盐包含磷酸钙,特别是Ca3(PO4)2,CaHPO4,Ca(H2PO4)2和/或Ca5(PO4)3(OH),还有碳酸钙,特别是沉淀碳酸钙颗粒。其中碳酸钙证明是对于本发明应用目的特别有利的。
钙盐的形状,优选地是碳酸钙,尤其是沉淀碳酸钙,不受额外限制并且可以根据应用目的进行调整。但优选使用偏三角面体、菱形、针状、片状或者球形(球状)的颗粒。
在本发明一个特别优选的实施方式的框架下,使用的是球形沉淀碳酸钙,因为所述碳酸钙颗粒通常具有各向同性的特性。相应地,所获得的复合粉末的颗粒有利地同样具有尽可能各向同性的特性。
根据本发明,术语“碳酸钙颗粒”也包含了可通过例如研磨碳酸钙颗粒得到的颗粒碎片(Bruchstücke碎片)。碎片的比例,尤其是球形碎片的比例优选小于95%,更优选小于75%,特别优选小于50%,尤其是小于25%,分别相对于优选的沉淀碳酸钙总量。
钙盐的,优选地是碳酸钙的,尤其是沉淀碳酸钙颗粒的纵横比(纵横比),优选是小于5,更优选小于4,特别优选小于3,更有利的是小于2,进一步优选小于1.5,尤其优选是在1.0到1.25的范围内,其中优选1.1,尤其是小于1.05。
钙盐的,优选地是碳酸钙的,尤其是沉淀碳酸钙颗粒的纵横比(纵横比),在本文中是指最大和最小粒径的比。它优选通过电子显微扫描作为平均值(数均)来获得。在本文中,对于球形碳酸钙颗粒优选地仅考虑颗粒大小在0.1μm到40.0μm之间的,尤其是0.1μm到30.0μm之间的颗粒。对于菱形钙盐颗粒,尤其是菱形碳酸钙颗粒优选地仅考虑颗粒大小在0.1μm到30.0μm之间,尤其是在0.1μm到20.0μm之间的颗粒。对于其他的钙盐颗粒,尤其是碳酸钙颗粒优选地仅考虑颗粒大小在0.1μm到2.0μm之间的颗粒。
此外,优选地,全部颗粒的至少90%,更有利至少95%具有小于5的纵横比(纵横比),优选小于4,特别优选小于3,更有利是小于2,进一步优选小于1.5,特别优选为在1.0到1.25之间,其中优选1.1,尤其是小于1.05。
此外,特别有利的是球形的碳酸钙颗粒。
根据本发明,钙盐,尤其是优选的球状碳酸钙颗粒特别有利的是主要以单颗粒形式存在。另外,与完美的颗粒形状之间有小的偏差是可接受的,只要颗粒的特性不会发生根本上的改变。因此,颗粒的表面可以有偶尔的缺陷或额外的沉积物。
在本发明一个特别优选的变体中,钙盐颗粒,优选地是碳酸钙颗粒,特别是沉淀碳酸钙颗粒,优选是球形且主要是非晶的。术语“非晶”在这里指的是这样的钙盐变体,其原子至少部分没有有序结构,而是形成一个无规则形式,因此仅具有短程有序,而不具有长程有序。这区别于钙盐的晶体变体,如方解石、球霰石和文石,其原子既有短程有序又有长程有序。
在这个本发明优选的变体框架下,并不绝对排除晶体成分的存在。优选地,晶体钙盐,尤其是晶体碳酸钙的比例小于总重量的50%,更优选小于总重量的30%,特别优选小于15%重量份,尤其是小于10%重量份。在一个本发明特别优选的变体中,晶体钙盐,尤其是晶体碳酸钙的比例小于8.0%重量份,更有利的小于4.0%重量份,更优选小于2.0%重量份,特别优选小于1.0%重量份,尤其是小于1.5%重量份,分别相对于钙盐总重。
具有内标的X射线衍射,优选石英,连同进行利特维尔特精修(Rietveld-Verfeinerung)对于非晶和晶体比例的检测是特别有利的。
在这个本发明优选的实施方式中,钙盐颗粒,优选的非晶碳酸钙颗粒更有利的是通过至少一种物质,尤其是至少一种表面活性剂来进行稳定,所述表面活性剂优选地位于钙盐颗粒表慢,尤其位于优选的球形碳酸钙颗粒表面。“表面活性剂”这本发明中有利的是指有机化合物,其从溶液(水/碳酸钙颗粒,优选地是碳酸钙颗粒)中在界面处剧烈积聚,从而降低了表面张力,优选在25℃条件下测量。有关详细信息请参阅专业文献,特别是化学词典-Lexikon Chemie/Jürgen Falbe和Manfred Regitz出版;EckardAmelingmeier编辑;斯图加特,纽约;Thieme;第2卷:Cm-G;第10版(1997年);关键词:“表面活性剂”。
这种物质优选地包含表面活性剂材料,其摩尔质量大于100g/mol,优选大于125g/mol,尤其是大于150g/mol且满足公式R-Xn。
其中,R代表含至少1个,优选至少是2个,更优选至少为4个,特别优选至少为6个,尤其是至少为8个碳原子的基团,优选是一个脂肪族或脂环族基团,如需要可包含更多的基团X且如有需要可具有一个或多个醚键。
X代表一个基团,所述基团至少含有一个氧原子以及至少一个碳原子、至少一个硫原子、至少一个磷原子和/或至少一个氮原子,优选至少一个磷原子和/或至少一个碳原子。特别优选的是以下基团:
羧基~COOH,
羧酸根~COO-,
磺酸基~SO3H,
磺酸根~SO3 -,
硫酸氢根~OSO3H,
硫酸根自由基~OSO3 -,
亚磷酸基团(磷酰基)~PO3H2,
亚磷酸根自由基~PO3H-,~PO3 2-,
氨基~NR1R2和
铵基~N+R1R2R3,尤其是羧基、羧酸根、亚磷酸基团和亚磷酸根自由基。
基团R1、R2和R3在本文中各自独立地代表氢或者一种带有1到5个碳原子的烷基。基团R1、R2和R3的其中一个也可以是一个基团R。
优选的上述阴离子的抗衡离子是金属阳离子,尤其是碱金属阳离子,优选Na+和K+,以及铵基阳离子。
优选的上述阳离子的抗衡离子是羟离子、碳酸氢盐离子、碳酸盐离子、硫酸氢根离子、硫酸根离子和卤离子,尤其是氯离子和溴离子。
n表示一个整数,优选在1到20之间,更优选在1到10之间,尤其是1到5之间。
用于本发明的目的特别适合的物质包括烷基羟酸、烷基羟酸酯、烷基磺酸、烷基磺酸酯、烷基硫酸酯、优选的带有1到4个乙二醇醚单元的烷基醚硫酸盐、优选带有2到20个乙二醇醚单元的脂肪醇乙氧基化物、烷基苯酚乙氧基化物,如需要也可选烷基取代膦酸,也可选烷基取代膦酸酯、山梨糖醇酐酸酯、烷基聚葡糖苷、N-甲基葡糖、丙烯酸的均聚物或聚合物以及其相应的盐和嵌段共聚物。
第一组特别有利的物质是可选取代的烷基膦酸,尤其是氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、己二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五亚甲基膦酸、如需要也可选烷基取代膦酸酯、尤其是上述酸的磷酸酯。这些化合物作为金属阳离子的多功能螯合剂和结石抑制剂是众所周知的。
此外,事实证明均聚物和共聚物,优选丙烯酸的均聚物以及丙烯酸对应盐的均聚物是特别有利的,尤其是那些重均分子量在1.000g/mol和10.000g/mol之间的。
另外,嵌段聚合物的使用,优选亲水的嵌段聚合物,尤其是聚环氧乙烷或者聚环氧丙烷是特别有利的。
优选的表面活性剂的比例理论上可以自由选择,并可以根据每种应用针对性地进行设置,优选落在0.1%到5.0%重量份之间,尤其是在0.3%到1.0%重量份之间,相对于颗粒的钙盐含量,尤其是碳酸钙含量。
优选的球形的优选的非晶的钙盐颗粒,尤其是碳酸钙颗粒的制备可通过已知的方式,如通过在含钙阳离子的溶剂中水解二烷基碳酸酯或烷基碳酸酯来制得。
非稳定球形碳酸钙颗粒的制备在例如专利申请WO 2008/122358中有详细描述。其公开了尤其是关于相同的非稳定球形碳酸钙颗粒制备的适合的变体,这里通过明确的引用引入本发明。
二烷基碳酸酯或烷基碳酸酯的水解更有利的是在有氢氧化物存在的情况下进行。
对于本发明的目的优选的含Ca2+离子的物质是卤化钙,优选CaCl2和CaBr2,特别是CaCl2,还有氢氧化钙。在本发明第一特别优选的实施方式中使用了CaCl2。在本发明的另一个特别优选的实施方式中使用了Ca(OH)2。
在本发明第一特别优选的实施方式中,使用了二烷基碳酸酯。特别适合的是含有3到20,优选3到9个碳原子,尤其是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二正丙酯、碳酸二异丙酯、碳酸二正丁酯、二-仲丁基碳酸酯和二叔丁基碳酸酯,其中碳酸二甲酯是在本文中特别优选的。
在本发明另一个特别优选的实施方式中烷基碳酸酯被用于反应中。特别有利的是带有3到20个,优选3到9个,尤其是带有3到6个碳原子的烷基碳酸酯,且烷基碳酸酯特别优选包含这样的化合物,其一个环由3到8个,优选4到6个,尤其是5个原子组成,其中优选2个是氧原子,其他为碳原子。事实证明,碳酸亚丙酯(4-甲基-1.3-二氧戊环)在本文中是特别有利的。
作为氢氧化物事实证明碱金属氢氧化物,尤其是NaOH和碳酸氢钙,是特别适合的。在本发明第一特别优选的实施方式中使用了NaOH。在本发明另一个特别优选的实施方式中使用了Ca(OH)2。
另外,Ca2+优选氯化钙和OH-优选氢氧化钠的摩尔比在反应混合物中优选大于0.5:1且特别优选>0.5:1至1:1的范围,尤其是从0.6:1到0.9:1的范围。
另外,Ca2+优选氯化钙与二烷基碳酸酯和/或烷基碳酸酯的摩尔比在反应混合物中有利地落在0.9:1.5至1.1:1的范围内,特别优选落在0.95:1至1至0.95的范围内。在本发明一个特别有利的变体中,等摩尔地使用二烷基碳酸酯和/或烷基碳酸酯和Ca2+优选氯化钙。
在本发明第一个特别优选的变体中不用Ca(OH)2作为OH-的来源。用于反应的组分有利地以下列浓度使用:
a)Ca2+:>10mmol/l至50mmol/l,优选15mmol/l至45mmol/l,尤其是17mmol/l至35mmol/l;
b)二烷基碳酸酯和/或
烷基碳酸酯:>10mmol/l至50mmol/l,优选15mmol/l至45mmol/l,尤其是17mmol/l至35mmol/l;
c)OH-:20mmol/l至100mmol/l,优选20mmol/l bis 50mmol/l,特别优选25mmol/l至45mmol/l,尤其是28mmol/l至35mmol/l。
这里各浓度信息针对反应混合物中所述组分的浓度。
在另一个本发明特别优选的变体中使用Ca(OH)2,优选石灰水,尤其优选饱和石灰水作为OH-的来源。用于反应的组分有利地以下列浓度使用:
a)Ca(OH)2:>5mmol/l至25mmol/l,优选7.5mmol/l至22.5mmol/l,尤其是8.5mmol/l至15.5mmol/l;
b)二烷基碳酸酯和/或
烷基碳酸酯:>5mmol/l至25mmol/l,优选7.5mmol/l至22.5mmol/l,尤其是8.5mmol/l至15.5mmol/l。
这里各浓度信息针对反应混合物中所述组分的浓度。
组分的反应优选在15℃至30℃的温度下进行。
所述钙盐颗粒,尤其是碳酸钙颗粒的具体大小可通过已知方法由过饱和度来控制。
所述钙盐颗粒,尤其是碳酸钙颗粒在上述条件下从反应混合物中沉淀出来。
优选的非晶钙盐颗粒,尤其是优选的非晶碳酸钙颗粒的稳定化是通过有利地将优选的表面活性剂加入反应混合物中来实现。
所述表面活性剂应在形成钙盐颗粒,尤其是碳酸钙颗粒的反应开始之后再进行添加,即在加入离析物后再添加,优选最早在混合离析物1分钟之后,更优选最早2分钟之后,更适合的是最早3分钟之后,特别优选是最早4分钟之后,尤其是最早5分钟之后,混合离析物后完成。此外,添加的时间点应该以如下方式进行选择,即优选的表面活性剂在优选的非晶钙盐,尤其是非晶碳酸钙即将结束沉淀且尽可能临近发生结晶变化之前加入结晶变体中,因为通过这种方法可以最大限度地保证“稳定的球形非晶钙盐颗粒”的产量和纯度。如果优选的表面活性剂添加得过早,通常会产生双峰产物,所述双峰产物包含除希望得到的球形非晶钙盐颗粒以外的作为副产品的超细非晶钙盐颗粒。如果优选的表面活性剂添加得过晚,则希望得到的“稳定的球形非晶钙盐颗粒”已经开始进行结晶变体。
由于这个原因优选的表面活性添加剂优选在pH值小于等于11.5,更有选小于等于11.3,尤其是小于等于11.0时进行添加。尤其有利的是在pH值11.5到10.0的范围内,优选在11.3到10.5的范围内,尤其是在11.0到10.8之间进行添加,各自在反应温度下测量,优选在25℃下测量。
由此得到的稳定的优选球形的非晶钙盐颗粒可以通过已知方式,例如通过离心法进行脱水和干燥。用丙酮洗涤和/或在真空烘箱中干燥不再是必须的。
“结构含水量低的钙盐颗粒”,,,尤其是结构含水量低的碳酸钙颗粒”可以通过干燥,,稳定的钙盐颗粒”获得。
出于本发明目的,这些得到的钙盐颗粒优选被干燥至具有所要求的残余含水量。对此一种方法是特别有利的,在这种方法中钙盐颗粒优选实现在高至150℃的温度下进行预干燥,然后钙盐颗粒优选在150℃至250℃的温度下,更优选在170℃至230℃的温度下,特别优选在180℃至220℃的温度下,尤其是在190℃至210℃的温度下进行干燥。优选地,在一个对流干燥箱中进行干燥。其中,钙盐颗粒更有利的是进行至少3小时,特别优选至少6小时,尤其是至少进行20小时干燥。
在本发明另一个特别优选的变体的框架下,钙盐颗粒,尤其是优选的沉淀碳酸钙颗粒主要为是结晶的,尤其主要是钙质的。在这个本发明优选的变体中,不明确排除存在其他,尤其是非晶组成分。其他非结晶钙盐变体,尤其是非结晶碳酸钙变体的比例优选小于50%重量份,更优选小于30%重量份,特别优选小于15%重量份,尤其是小于10%重量份。此外,其他非钙质碳酸钙变体的比例优选小于50%重量份,更优选小于30%重量份,特别优选小于15%重量份,尤其是小于10%重量份。
具有内标的X射线衍射,优选矾土,连同进行利特维尔特精修(Rietveld-Verfeinerung)对于非晶和晶体比例的检测是特别有利的。
所述小颗粒的平均粒径在0.01μm至1.0mm的范围内,优选地在0.05μm至50.0μm的范围内,尤其是在2.5μm和30.0μm的范围内。
在本发明一个特别优选的实施方式中,所述小颗粒额平均粒径大于3.0μm,优选大于4.0μm,更适合大于5.0μm,特别适合大于6.0μm,更优选大于7.0μm,特别优选大于8.0μm,还更加优选大于9.0μm,进一步优选大于10.0μm,更进一步特别优选大于11.0μm,尤其是大于12.0μm,特别尤其是大于13.0μm。
对于包含偏三角面体的钙盐颗粒,尤其是偏三角面体的碳酸钙颗粒的小颗粒,所述小颗粒的平均粒径有利的是在0.05μm到5.0μm的范围内,优选0.05μm到2.0μm的范围内,更优选小于1.75μm,特别优选小于1.5μm,尤其是小于1.2μm。此外,在这种情况下,平均粒径更有利的是大于0.1μm,优选大于0.2μm,尤其是大于0.3μm。
此外,包含偏三角面体的钙盐颗粒,尤其是偏三角面体的碳酸钙颗粒的小颗粒已被证实其尤其有利,当小颗粒的的平均粒径有利地落在1.0μm到5.0μm的范围内,优选小于4.5μm,特别优选小于4.0μm,尤其是小于3.5μm时。此外,在这种情况下,平均粒径更有利的是大于1.5μm,优选2.0μm,尤其是3.0μm。
对于包含菱形钙盐颗粒,尤其是菱形碳酸钙颗粒的小颗粒,所述小颗粒的平均粒径有利的是在0.05μm到30.0μm的范围内,优选在0.05μm和2.0μm的范围内,更优选小于1.75μm,特别优选小于1.5μm,尤其是小于1.2μm。此外,在这种情况下,平均粒径更有利的是大于0.1μm,优选大于0.2μm,尤其是大于0.3μm。
此外,包含菱形钙盐颗粒,尤其是菱形碳酸钙颗粒的小颗粒已被证实其尤其有利,所述小颗粒的平均粒径有利地落在1.0μm到30.0μm的范围内,优选1.0μm到20.0μm的范围内,更优选小于18.0μm,特别优选小于16.0μm,尤其是小于14.0μm。此外在这种情况下,所述平均粒径更有利的是大于2.5μm,优选大于4.0μm,尤其是大于6.0μm。
对于包含针状钙盐颗粒,尤其是针状碳酸钙颗粒的小颗粒,所述小颗粒的平均粒径有利的是在0.05μm到2.0μm的范围内,优选小于1.5μm,特别优选小于1.0μm,尤其是小于0.75μm。此外,在这种情况下,平均粒径更有利的是大于0.1μm,优选大于0.2μm,尤其是0.3μm。
此外,包含针状钙盐颗粒,尤其是针状碳酸钙颗粒的小颗粒,颗粒的纵横比优选大于2,更优选大于5,特别优选大于10,尤其是20。此外,针长优选在0.1μm到100.0μm的范围内,更优选在0.3μm和85.0之间,尤其是在0.5μm和70.0μm之间。
对于包含片状钙盐颗粒,尤其是片状碳酸钙颗粒的小颗粒,所述小颗粒的平均粒径有利的是在0.05μm和2.0μm的范围内,优选小于1.75μm,特别优选小于1.5μm,尤其是小于1.2μm。此外,在这种情况下,平均粒径更有利的是大于0.1μm,优选大于0.2μm,尤其是大于0.3μm。
对于包含球粒状(球形)碳酸钙颗粒的小颗粒,所述小颗粒的平均粒径适宜大于2.5μm,更合适大于3.0μm,更优选大于4.0μm,特别优选大于5.0μm,尤其是大于6.0μm。此外,平均粒径适宜小于30.0μm,更有利的是小于20.0μm,更优选小于18.0μm,特别优选小于16.0μm,尤其是小于14.0μm。
上述小颗粒的平均颗粒大小在本发明中适合通过分析扫描电子显微镜图片(REM-Aufnahme)得到,其中优选地,仅考虑大小至少为0.01μm的颗粒,且形成一个超过优选地至少20个,特别优选地至少40个颗粒的数均。此外,主要是对于包含针状钙盐颗粒的,尤其是针状碳酸钙颗粒的小颗粒,事实证明降沉法也是特别有利的,其中,在此中背景下,使用Sedigraphs 5100(来自Micromeritics GmbH公司)是特别有利的。
对于包含非球形钙盐颗粒,尤其是非球形碳酸钙颗粒的小颗粒,优选应调整到球体等效的颗粒大小。
包含钙盐颗粒,尤其是碳酸钙颗粒的小颗粒的尺寸分布优选是相对集中的,即所有碳酸钙颗粒中至少90.0%重量份的小颗粒,其粒径落在从平均粒径-50%,优选从平均粒径-40%,尤其从平均粒径-30%,至平均粒径+70%,优选至平均粒径+60%,尤其是至平均粒径+50%的范围内。其中,尺寸分布优选通过扫描隧道显微镜获取。
小颗粒的形状因数在此定义为最小粒径和最大粒径的比,其对于至少90%,更有利的是对于至少95%的所有颗粒是大于0.90,特别优选大于0.95的。在此背景下,对于包含球形碳酸钙颗粒的小颗粒,优选仅考虑颗粒大小在0.1μm到30.0μm的颗粒。对于包含菱形钙盐颗粒,尤其是菱形碳酸钙颗粒的小颗粒,优选仅考虑颗粒大小在0.1μm到20.0μm的颗粒。对于包含其他钙盐颗粒,尤其是其他碳酸钙颗粒的小颗粒,优选仅考虑颗粒大小在0.1μm到2.0μm的颗粒。
此外,所述钙盐颗粒,尤其是碳酸钙颗粒更有利的特征在于,其具有相对低的含水量。根据他们的总重量,它们的含水量(在200℃的残留水分)合适的是最高为总重量的5.0%重量份,优选最高为2.5%重量份,更优选最高为1.0%重量份,特别优选最高为0.5%重量份,进一步优选小于0.4%重量份,更合适的是小于0.3%重量份,更有利的是小于0.2%重量份,尤其是在从大于0.1%到小于0.2%重量份的范围内。
在本发明中所述,钙盐颗粒的含水量,尤其是碳酸钙颗粒的含水量,优选是通过热重分析或用一台红外闪光干燥机,如Sartorius公司的MA35或MA45,或Mettler公司的卤素水分测量仪HB43获取,其中,测量优选在氮气中(氮气流速优选20ml/min)进行,且适合在从40℃或更低,至250℃或更高的温度区间内进行。此外,测量优选在10℃/min的加热速度下进行。
所述钙盐颗粒,尤其是所述碳酸钙颗粒特有表面优选落在0.1m2/g至100m2/g的范围内,特别优选在0.1m2/g到20.0m2/g之间,尤其是4.0m2/g到12.0m2/g之间。对于菱形钙盐颗粒,尤其是菱形碳酸钙颗粒,其特定表面在一个本发明特别优选的变体中小于1.0m2/g,优选小于0.75m2/g,尤其是小于0.5m2/g,其中菱形钙盐颗粒,尤其是菱形碳酸钙颗粒的平均直径有利的是大于2.5μm,优选大于4.0μm,尤其是大于6.0μm。
对于球形碳酸钙颗粒,其特定表面在本发明特别优选的一个变体中小于2.0m2/g,尤其是小于1.5m2/g。此外,在这种情况下,其特定表面有利的是大于0.25m2/g,优选大于0.5m2/g,尤其是大于0.75m2/g。
在这种背景下,特别优选的是,所述钙盐颗粒,尤其是碳酸钙颗粒的特有表面在干燥期间保持相对稳定,且优选其最多变化200%,更优选最多变化150%,尤其是最多变化100%,分别相对于其初始值。
所述钙盐颗粒,尤其是碳酸钙颗粒的碱度是相对低的。它们的pH值,根据EN ISO787-9标准测量,是优选小于11.5,更优选小于11.0,尤其是小于10.5。
优选的球形碳酸钙颗粒的制备可以通过水性碳酸氢钙(Ca(OH)2)悬浮液的碳酸化作用得到。在这里有利地向碳酸氢钙悬浮液中导入CO2或含CO2的气体混合物。
事实证明一种特别有利的方法是:
a.准备水性碳酸氢钙悬浮液,
b.在由步骤a得到的碳酸氢钙悬浮液中导入CO2或含CO2的气体混合物,以及
c.将生成的碳酸钙颗粒分离,
其中,再加入0.3重量%至0.7重量%的,优选0.4重量%至0.6重量%的,尤其是0.45重量%至0.55重量%的至少一种氨基三亚烷基膦酸。
碳酸氢钙悬浮液的浓度没有特殊的限制。但特别有利的是在1g CaO/l至100gCaO/l的范围内,优选在10g CaO/l和90g CaO/l之间,尤其是在50g CaO/l和80g CaO/l之间。
作为氨基三亚烷基膦酸,优选加入氨基三亚甲基膦酸、氨基三亚乙基膦酸、氨基三亚丙基膦酸和/或氨基三亚丁基膦酸,尤其是氨基三亚甲基膦酸。
通过CO2导入量可以控制反应的转化。二氧化碳或含二氧化碳的气体混合物可以优选地引入,直至反应混合物的pH小于9,优选小于8,特别是小于7.5。
此外,二氧化碳或含二氧化碳的气体混合物导入碳酸氢钙悬浮液时,其气体流量适宜在0.02l CO2/(h*g Ca(OH)2)到2.0l CO2/(h*g Ca(OH)2)的范围内,优选在0.04l CO2/(h*g Ca(OH)2)到1.0l CO2/(h*g Ca(OH)2)之间,特别优选在0.08l CO2/(h*g Ca(OH)2)和0.4l CO2/(h*g Ca(OH)2)之间,尤其是在0.12l CO2/(h*g Ca(OH)2)到0.2l CO2/(h*g Ca(OH)2)的范围内。
另外,二氧化碳或含二氧化碳的气体混合物导入碳酸氢钙悬浮液优选在低于25℃的温度下进行,优选低于20℃,尤其是低于15℃。另一方面,反应温度优选大于0℃,优选大于5℃,尤其是大于7℃。
至少一种氨基三亚烷基膦酸适宜在反应过程中,优选是在反应混合物的电导率骤然下降之后进行添加。更合适的是,在反应混合物电导率的下降大于0.5mS/cm/min时,立即添加至少一种氨基三亚烷基膦酸。其中,反应混合物电导率的减少量优选是在30秒内至少下降0.25mS/cm尤其是在60秒内至少下降0.5mS/cm。在本发明一个特别优选的实施方式中,至少一种氨基三亚烷基膦酸是在碱性碳酸钙(BCC;2CaCO3*Ca(OH)2*nH2O)沉淀结束后添加。
所述碳酸钙颗粒在上述条件下从反应混合物中沉淀出来,并且可由已知的方式被分离和干燥。
在本发明的优选的实施方式的框架下,根据本发明的用于植入物的所述复合粉末包含混合物,所述混合物含有碳酸钙和其他钙盐,特别是磷酸钙盐,尤其是Ca3(PO4)2,CaHPO4,Ca(H2PO4)2和/或Ca5(PO4)3(OH)的混合物。在这里,碳酸钙和磷酸钙的重量比优选在99:1到1:99,尤其是50:50到99:1的范围内。
在本发明的优选的实施方式的框架下,所述小颗粒包含抑制性碳酸钙颗粒。所述“抑制性碳酸钙颗粒”在此背景下是指钙盐颗粒,所述钙盐颗粒作为聚合物中的添加剂,与无添加剂的聚合物相比减缓,最佳情况下,完全抑制聚合物的酸催化降解。
有利地,所述小颗粒可通过以下方法获得,即在碳酸钙颗粒上涂覆上一种组合物,所述组合物根据它各自的总重量包含一种至少为0.1%重量份的钙螯合剂和/或至少一种共轭碱以及至少一种至少为0.1%重量份的弱酸的混合物,其共轭碱是一种弱酸的碱金属盐或钙盐。
钙螯合剂的阳离子和共轭碱的阳离子可以在所述实施方式的框架下相同,但这不是强制条件。
作为钙螯合剂,事实证明磷酸钠盐,即磷酸的钠盐,尤其是正磷酸、偏磷酸和多聚磷酸的钠盐是特别有利的。优选的磷酸钠盐包括正磷酸钠盐,如一级的磷酸二氢钠NaH2PO4、二级的磷酸氢二钠NaH2PO4、三级的磷酸三钠Na3PO4;同分异构磷酸钠,如二磷酸四钠(焦磷酸钠)Na4P2O7、三磷酸五钠(三聚磷酸钠)Na5P3O10;还有更高分子量的磷酸钠盐,如偏磷酸钠和多磷酸钠,如熔融或煅烧的磷酸盐,格雷厄姆盐(近似成分Na2O*P2O5,有时也被称为六偏磷酸钠)、库洛尔盐(Kurrolsches Salz)和麦德雷尔盐(Maddrellsches Salz)。根据本发明,特别优选的是使用六偏磷酸钠。上述磷酸钠盐的使用,尤其是在植入物的复合粉末中特别有利,因为在这种情况下,磷酸盐还能促进骨骼生长。
其他适合的钙螯合剂还包括常见的多齿螯合配体,尤其是三胺四乙酸(EDTA)、三乙烯四乙胺、二亚乙基三胺、邻菲罗啉、草酸和它们的混合物。
对于本发明的目的特别适合弱酸,在25℃条件下测量,其pKS值大于1.0,优选大于1.5,尤其是大于2.0。同时,合适的弱酸的pKS值,在25℃条件下测量,优选小于20.0,更优选小于10.0,特别优选小于5.0,更合适的是小于4.0,尤其是小于3.0。根据本发明,尤其特别适合的弱酸包括磷酸、偏磷酸、六偏磷酸、柠檬酸、硼酸、亚硫酸、醋酸和它们的混合物。使用磷酸作为弱酸是特别优选的。
根据本发明,优选的共轭碱上述弱酸的尤其是钠盐和钙盐,其中六偏磷酸钠是尤其特别优选的。
抑制碳酸钙颗粒的制备可由已知方法,通过碳酸钙颗粒上涂覆一种组合物的方法获得,其组合物包含至少一种钙螯合剂和/或至少一种共轭碱以及一种弱酸,其共轭碱为一种弱酸的碱金属盐或钙盐。
合适地是提供一种待涂覆的碳酸钙颗粒的水性悬浮液具有相对于其总重量的碳酸钙颗粒含量,有利地是在1.0%至80.0%重量份的范围内,优选在5.0%到50.0%重量份的范围内,尤其是在10.0%到25.0%重量份的范围内。
碳酸钙颗粒的涂覆有利的是通过加入纯净形式或水性溶液形式的所述物质,其中事实证明,根据本发明,为了实现尽可能均匀的碳酸钙颗粒涂覆,所述物质的水性溶液是特别有利的。
此外,在本发明中特别有利的是,所述钙螯合剂和/或所述共轭碱先于所述弱酸加入,其中共轭碱是一种弱酸的碱金属盐或钙盐。
所述钙螯合剂或所述共轭碱优选的使用量在0.1重量份到25.0重量份到之间,优选在0.5重量份到10.0重量份之间,尤其是1.0重量份到5.0重量份到之间,分别相对于100重量份的待涂覆的碳酸钙颗粒。其中钙螯合剂或共轭碱的使用量,有利地通过使具有共轭碱或钙螯合剂的碳酸钙颗粒的表面具有完整的涂层来选择。
所述弱酸的使用量优选地在0.1重量份到30.0重量份到之间,优选在0.5重量份到15.0重量份之间,尤其是1.0重量份到10.0重量份到之间,特别是在4.0重量份到8.0重量份到之间,分别相对于100重量份的待涂覆碳酸钙颗粒。
以这种方式得到的抑制性碳酸钙颗粒是在中度酸性环境下是稳定的,这种能力归因于通过位于碳酸钙颗粒表面的被吸收或反应的钙螯合剂或共轭碱以及溶液中弱酸而来的缓冲作用,其中将钙螯合剂和/或共轭碱置于碳酸钙颗粒表面反过来降低了碳酸钙颗粒表面的溶解度,并因此使得碳酸钙颗粒稳定,这里本发明的教导并不需要与该理论联系在一起。
所述复合粉末通过结合所述大颗粒和所述小颗粒的方法得到,其中
-所述大颗粒具有的平均粒径在10μm到10mm之间,优选在20μm到10mm,之间,特别优选在30μm到2.0mm之间,尤其是在60.0μm到500.0μm之间,
-所述小颗粒的平均粒径优选最大是大颗粒平均粒径的1/5,更优选最大是大颗粒平均粒径的1/10,特别优选最大是大颗粒平均粒径的1/20,尤其最大是大颗粒平均粒径的1/1000。
其中所述小颗粒排列在大颗粒的表面和/或不均匀地分布在大颗粒内。尤其是对于可吸收聚合物和UHMWPE,当小颗粒排列在大颗粒表面且优选不是完全覆盖的时候会取得非常好的效果。
所述小颗粒或所述小颗粒组成的片段在大颗粒内的一种“非均匀”分布在这里是指小颗粒或小颗粒组成的片段在大颗粒内一种不均匀的(不平均的)分布。优选地,在复合粉末的颗粒内至少有一个第一区域,该第一区域包含至少两个,优选至少三个,更优选至少四个,尤其是至少五个小颗粒或小颗粒组成的片段,且在复合粉末的颗粒内还至少有另外一个区域,该另外一个区域虽然和第一区域具有相同的体积和形状,但所包含的小颗粒数目不同。
在本发明一个优选的实施方式中,在颗粒内部聚合物,尤其是聚酰胺与碳酸钙,尤其是沉淀碳酸钙的重量比大于在颗粒外部区域聚合物,尤其是聚酰胺和碳酸钙,尤其是沉淀碳酸钙的重量比。在颗粒内部聚合物,尤其是聚酰胺与碳酸钙,尤其是沉淀碳酸钙的重量比适合大于50:50,优选大于60:40,更有利的是大于70:30,特别优选的是大于80:20,进一步优选大于90:10,更特别优选大于95:5,尤其是大于99:1。此外,在颗粒的外部区域,特别是在优选外部区域,碳酸钙,尤其是沉淀碳酸钙与聚合物,尤其是聚酰胺的重量比大于50:50,优选大于60:40,更有利的是大于70:30,特别优选的是大于80:20,进一步优选大于90:10,更特别优选大于95:5,尤其是大于99:1。
在本发明另一个优选的实施方式中,所述小颗粒排列在大颗粒的表面且优选不完全覆盖大颗粒。大颗粒表面的至少0.1%,优选地至少5.0%,尤其是50%不被钙盐颗粒,尤其是不被优选的球形碳酸钙颗粒涂覆。这种效果优选地通过在各个钙盐颗粒,尤其是各个碳酸钙颗粒之间的间隙被增强,这些间隙优选地存在并为液态物质,尤其是大颗粒的聚合物的熔体建立相应的微通道。这种结构尤其对于复合粉末在激光烧结工艺中的应用是特别有利的,因为由此能够确保所述复合粉末中所含的聚合物,优选热塑性聚合物,特别优选可吸收聚合物,尤其是乳酸聚合物,均匀而快速地熔融。
所述复合粉末的特征在于一种特殊的颗粒大小分布。首先,复合粉末的颗粒优选具有一种中等的颗粒大小d50,优选在10μm到小于200μm的范围内,更优选在20μm到小于200μm之间,特别优选在20μm到小于150μm之间,更有利的是在20μm到小于100μm之间,尤其是在35μm到小于70μm之间。
此外,复合粉末的细粒度小于体积分数50.0%,更优选小于体积分数45.0%,特别优选小于体积分数40.0%,更进一步优选小于体积分数20.0%,更有利的是小于体积分数15.0%,更合适的是小于体积分数10.0%,尤其是小于体积分数5.0%。其中根据本发明的细粒度指的是相对于总分布曲线上的总量,在一个双峰或多峰粒度分布中的最小颗粒群体的比例。在单峰(单分散)粒度分布的情况下,根据本发明的细粒度定义为体积分数0.0%。在这种背景下,考虑所有在产品中存在的颗粒,包括未结合的原料、本发明意义上的小颗粒以及本发明意义上的大颗粒和/或小颗粒的碎片或片段。
对于含有中等颗粒大小d50是在从大于40μm到小于200μm之间的复合粉末,其细粒度优选为:在产品中颗粒大小小于20μm的颗粒的比例优选小于体积分数50.0%,更优选小于体积分数45.0%,特别优选小于体积分数40.0%,更进一步优选小于体积分数20.0%,更有利的是小于体积分数15.0%,更合适的是小于体积分数10.0%,尤其是小于体积分数5.0%。其中“颗粒”在此背景下,特别是包括本发明意义上的复合粉末的颗粒、本发明意义上的复合粉末的小颗粒以及本发明意义上的大颗粒和/或小颗粒的碎片或片段,只要其具有上述的颗粒大小。
对于具有平均颗粒大小d50是在从10μm到40μm之间的复合粉末,其细粒度优选为:在产品中颗粒大小小于5μm的颗粒的比例优选小于体积分数50.0%,更优选小于体积分数45.0%,特别优选小于体积分数40.0%,更进一步优选小于体积分数20.0%,更有利的是小于体积分数15.0%,更合适的是小于体积分数10.0%,尤其是小于体积分数5.0%。其中“颗粒”在此背景下,特别是包括本发明意义上的复合粉末的颗粒、本发明意义上的复合粉末的小颗粒以及本发明意义上的大颗粒和/或小颗粒的碎片或片段,只要其具有上述的颗粒大小。
此外,细粒部分的密度优选小于2.6g/cm3,更优选小于2.5g/cm3,特别优选小于2.4g/cm3,尤其是在大于1.2g/cm3到小于2.4g/cm3的范围内,其中这个值优选通过用筛分分离细粒部分并测量分离出的粒级的密度来确定。
优选地,复合粉末的颗粒具有一种颗粒大小d90,小于350μm,优选小于300μm,更优选小于250μm,特别优选小于200μm,尤其是小于150μm。此外,颗粒大小d90优选大于50μm,更优选大于75μm,尤其是优选大于100μm。
d20/d50的比例适宜小于100%,优选小于75%,更优选小于65%,特别优选小于60%,尤其是小于55%。此外,d20/d50的比例适宜大于10%,优选大于20%,更优选大于30%,特别优选大于40%,尤其是大于50%。
上述的大小d20、d50和d90在本发明中定义如下:
d20在指的是在颗粒大小分布中这样的颗粒大小,20%的颗粒的颗粒大小小于这个给定值,80%的颗粒的颗粒大小大于或等于这个给定值。
d50在指的是在颗粒大小分布中这样平均的颗粒大小,50%的颗粒的颗粒大小小于这个给定值,50%的颗粒的颗粒大小大于或等于这个给定值。
d90在指的是在颗粒大小分布中这样的颗粒大小,90%的颗粒的颗粒大小小于这个给定值,10%的颗粒的颗粒大小大于或等于这个给定值。
根据本发明的颗粒大小分布可以由已知方法通过复合粉末的分类来得到,即通过把分散的固体混合物分离到各个粒级。优选地,根据颗粒大小或颗粒密度来进行分类。特别有利的是进行干筛,湿筛或空气喷射筛,尤其是空气喷射筛,以及气流分级,尤其是通过风选。
在本发明一个特别优选的实施方式中,所述复合粉末在第一步进行分级,以便将大于800μm,优选大于500μm,尤其是大于250μm,的粗粒级尽可能去除掉。在此背景下,用一个粗筛进行干筛被证明是特别有利的,其尺寸,这里指孔的尺寸在250μm到800μm之间,优选在250μm到500μm之间,尤其是250μm。
在下一步中,所述复合粉末优选进行分级,以便将小于20μm的细粒尽可能去除。在此背景下,空气喷射筛和分选被证明是特别有利的。
所述复合粉末颗粒、大颗粒和小颗粒的平均直径、颗粒大小d20、d50和d90以及上述长度尺寸,根据本发明,适合通过显微镜的图片,如需要,通过电子显微镜的图片来获得。对于大颗粒、小颗粒和复合粉末的平均直径的获得以及对于颗粒大小d20、d50和d90,沉降分析也是特别有利的,其中在这使用Sedigraphs 5100沉降分析仪(产自Micromeritics GmbH有限公司)是特别有利的。对于复合粉末颗粒,用激光衍射的颗粒大小分析被证明是特别有利的,其中在此背景下,使用Sympatec GmbH有限公司的激光衍射传感器HELOS/F被证明是特别有利的。它优选包含一个RODOS干法分散***。
另外,该说明书中的描述以及任何其它描述,除非另有说明,否则都是在23℃温度条件下。
根据本发明的所述实施方式的复合粉末适合是相对紧密的。优选地,在复合粉末颗粒内部,密度小于0.5g/cm3,尤其是小于0.25g/cm3的子区域的比例小于10.0%,优选小于5.0%,尤其是小于1.0%,在每种情况下相对于复合粉末的总体积。
所述钙盐颗粒的重量份,优选的是碳酸钙颗粒,尤其是球形碳酸钙颗粒,相对于复合粉末的总重,优选地至少是0.1%,优选地至少1.0%,尤其优选地至少5.0%,并且有利地是在5.0%到80.0%范围内,特别优选地是在10.0%到60.0%范围内,更有利地是20.0%到50.0%。对于钙盐颗粒,特别优选地是球形碳酸钙颗粒,其含有相对于钙盐颗粒的总量,优选地相对于球形碳酸钙颗粒的总重,超过15.0%重量份的尺寸小于20μm和/或尺寸大于250μm的颗粒,事实证明钙盐颗粒的总量,优选地球形碳酸钙颗粒的总重,在35.0%到45.0%范围内特别有利。对于钙盐颗粒,特别优选地是球形碳酸钙颗粒,其含有相对于钙盐颗粒的总量,优选地相对于球形碳酸钙颗粒的总重,最多15.0%重量份的尺寸小于20μm和/或尺寸大于250μm的颗粒,事实证明钙盐颗粒的总量,优选地球形碳酸钙颗粒的总重,在20.0%到30.0%范围内特别有利。
所述聚合物的重量份,优选的是热塑性聚合物,相对于复合粉末的总重,优选地至少是0.1%重量份,特别优选地至少1.0%重量份,尤其优选地至少5.0%重量份,并且有利地是在20.0%到95.0%重量份范围内,优选地是在40.0%到90.0%重量份范围内,更有利地是50.0%到80.0%重量份范围内。
对于复合粉末,所述复合粉末含有钙盐颗粒,优选的是球形碳酸钙颗粒,相对于钙盐颗粒的总量,特别是相对于球形碳酸钙颗粒的总量,具有超过20.0%重量份的尺寸小于20μm和/或尺寸大于250μm的颗粒,事实证明聚合物总量在55.0%到65.0%范围内特别有利。对于复合粉末,所述复合粉末含有钙盐颗粒,优选的是球形碳酸钙颗粒,相对于钙盐颗粒的总量,特别是相对于球形碳酸钙颗粒的总量,具有最多20.0%重量份的尺寸小于20μm和/或尺寸大于250μm的颗粒,事实证明聚合物总量在70.0%到80.0%范围内特别有利。
所述复合粉末区别于其它复合粉末的特征在于第一材料和第二材料连接得非常好。第一材料与第二材料牢固的连接可以优选地通过复合粉末的机械应力得到验证,尤其是通过用聚合物的和钙盐颗粒的,特别优选地是球形碳酸钙颗粒的非溶剂摇动复合粉末在25℃下,优选地根据在Qrganikum,17版,VEB DeutscherVerlag derWissenschaften出版社,柏林,1988,2.5.2.1节“溶液或悬浮液的摇动”所描述的方法。摇动时间优选至少一分钟,优选至少5分钟,尤其是至少10分钟,且优选地不造成复合粉末颗粒的形状变化、尺寸变化和/或组成变化。特别优选的是在摇动测试之后至少60%重量份,优选至少70%重量份,更有选至少80%重量份,特别优选至少90%重量份,更有利的是至少95%重量份,尤其是至少99%重量份的复合粉末颗粒不发生形变。在此背景下,尤其是对于含聚酰胺的复合粉末,特别适合的非溶剂是水。
此外,所述用于根据本发明的植入物的复合粉末的颗粒通常具有相对的各向同性的颗粒形状,尤其是对于复合颗粒在SLM工艺中的应用是特别有利的。复合粉末颗粒通常近乎球形的颗粒形状一般可以避免或削弱诸多负面影响,例如翘曲或收缩。因此,也可以观察到复合粉末具有特别有利的熔化和凝固行为。
与此相反的是,通过例如冷冻粉碎获得的传统粉末颗粒,含有具有锋利的边缘和尖角的不规则的(非晶)颗粒形状。这种粉末由于其不利的颗粒形状以及另外由于其相比较而言较高的小于20μm的细粒量,不利于SLM工艺。
通过钙盐颗粒,主要通过碳酸钙颗粒,尤其通过沉淀碳酸钙颗粒,可以有目的地影响和控制聚合物的特性,尤其是热塑性聚合物的特性。如此钙盐颗粒,主要是碳酸钙颗粒,尤其是沉淀碳酸钙颗粒可实现聚合物的,尤其是热塑性聚合物的极佳的缓冲性和pH稳定性。此外,通过所述钙盐颗粒,主要通过碳酸钙颗粒,尤其通过沉淀碳酸钙颗粒,聚合物的,尤其是热塑性聚合物的生物相容性显著改善。此外,在使用抑制性碳酸钙颗粒时,可观察到聚合物的,尤其热塑性聚合物的热降解被明显抑制。
所述复合粉末的制备可以由已知方法,例如通过一步法,尤其是通过沉淀或涂覆,优选通过用研磨物涂覆的方法得到。此外,还有一种方法特别适合,即将聚合物颗粒从聚合物溶液中沉淀,所述聚合物溶液在本发明意义上地,优选地以悬浮形式额外地含有小颗粒。
事实证明一种方法特别有利,即将聚合物颗粒和钙盐颗粒,特别优选的球形碳酸钙颗粒相互解除,并通过机械力的作用将彼此连接在一起。这适合在一个合适的搅拌机中或研磨机中进行,尤其是冲击式研磨机、针棒式研磨机或在超转子研磨机。转子转速在这里优选大于1m/s,更优选大于10m/s,特别优选优选大于25m/s,尤其是在50m/s到100m/s的范围内。
进行复合粉末制备时的温度基本上可以自由选择。但特别有利的是温度大于-200℃,优选大于-100℃,更优选大于-50℃,特别优选大于-20℃,尤其是大于0℃。另一方面,温度有利的是小于120℃,优选小于100℃,更优选小于70℃,特别优选小于50℃,尤其是小于40℃。事实证明温度在0℃到小于50℃的范围内是特别有利的,尤其是在从5℃到小于40℃的范围内。
在本发明一个特别优选的实施方式的框架下,搅拌机或研磨机,尤其是冲击式研磨机、针棒式研磨机或超转子研磨机在制备根据本发明的所述复合粉末颗粒期间被冷却,以排出释放的能量。优选地,用一个温度低于25℃的冷却介质进行冷却,优选在低于25℃到-60℃的范围内,特别优选在低于20℃到-40℃范围内,更有利的是在在低于20℃到-20℃的范围内,尤其是在低于15℃到0℃范围内。此外,冷却的尺寸优选应使得在混合或研磨过程结束后,优选研磨过程结束后的温度低于120℃,优选低于100℃,更优选低于70℃,特别优选低于50℃,尤其是低于40℃。
根据本发明特别优选的实施方式,所述方法特别是对于聚酰胺会导致钙盐颗粒,特别优选的球形碳酸钙颗粒渗透到聚合物颗粒内部并被聚合物尽可能完全地覆盖,以至于其无法从外部辩认出来。这样的颗粒可以像不含钙盐颗粒,特别是像不含优选的球形碳酸钙颗粒的聚合物一样加工和使用,但它具有所述复合粉末的改善的特性。
所述复合粉末的制备可依靠文件JP 62083029 A中描述的方法实现。其中,一种第一材料(所谓母粒)在表面涂覆上一种由更小的颗粒(所谓子粒)组成的第二材料。为达到这个目的优选使用一种表面改性装置(“混杂机”),其包含一个高速转子、一个定子和一个球形容器,优选包含内置刀。具有优选转子外径为118mm的NARA混杂***,尤其是出自NARAMachinery Co.,Ltd公司的名为NHS-0或NHS-1的混杂***的使用被证明是特别有利的。
所述母粒和所述子粒混合,优选地微分散并置入混杂机中。在混杂机中混合物优选被进一步精细分布并优选不断重复地施加机械力,尤其是推力、压力、摩擦力和剪切力以及颗粒间的相互作用力,以使得子粒能均匀地嵌入母粒中。
基于圆周速度,优选的转子速度在50m/s到100m/s的范围内。
关于这种方法的更多细节可参考文件JP 62083029A,所述文件公开的特别合适的方法变体可通过引用明确地纳入本发明中。
在另一个特别优选的变体中,所述复合粉末的制备可依靠文件DE 42 44 254 A1中描述的方法进行。与此相应地,通过在热塑性材料的表面固化一种物质以制备复合粉末的方法是特别有利的,当所述热塑性材料的平均粒径在100μm到10mm范围内,且所述物质具有比所述热塑性材料更小的粒径以及更好的耐热性的时候,尤其是当所述方法包含以下步骤的时候:
-首先,将具有比所述热塑性材料更小的粒径且更好的耐热性的所述物质加热至一定温度,所述温度优选地不低于热塑性材料的软化点,在优选地具有搅拌工具和加热装置的设备中进行搅拌;
-将所述热塑性材料添加到设备中;并且
-将具有更好的耐热性的所述物质固化到所述热塑材料的表面。
对于这种方法的更多细节可参考文件DE 42 44 254 A1,所述文件公开的特别合适的方法变体可通过引用明确地纳入本发明中。
或者,所述复合粉末的制备可以依靠文件EP 0 922 488 A1和/或在文件US 6,403,219 B1描述的方法进行。与此相应地,一种通过在作用为核的固体颗粒表面固定或粘附细颗粒,通过使用冲击和随后在核表面生长出一个或多个晶体来制备复合粉末的方法是特别有利的。
对于这种方法的更多细节可参考文件EP 0 922 488 A1和/或文件US 6,403,219B1,所述文件公开的特别合适的方法变体可通过引用明确地纳入本发明中。
所述复合粉末可以依靠文件EP 0 523 372 A1描述的方法进行固定。这种方法对于依靠文件JP 62083029 A描述的方法获得的复合粉末是十分适合的。所述复合粉末颗粒的固定在这里优选通过热等离子喷涂实现,其中优选地使用功率至少为30kW的减压等离子喷雾器(“reduced pressure plasma spraying device”),尤其是文件EP 0 523 372 A1所描述的设备。
对于这种方法的更多细节可参考EP 0 523 372 A1,所述文件公开的特别合适的方法变体可通过引用明确地纳入本发明中。
根据本发明的植入物的所述复合粉末的特征在于,其具有突出的特性参数,尤其建议在激光烧结工艺中使用。它的优良的自由流动性和出色的流动性使得在激光煅烧过程中生产出的植入物具有优良的表面质量和表面光洁度以及优化的元件密度。与此同时,根据本发明的所述复合粉末展现出了非常良好的收缩特性以及优良的尺寸稳定性。此外,还可观察到激光处理区域之外更良好的导热性。
此外,所述复合粉末具有相对高的各向同性,由此可使所述聚合物熔融得极其均匀。这种特性可以应用在SLM工艺中,以生产出高质量、高元件密度、低孔隙率且低缺陷数量的元件。
此外,所述复合粉末中的钙盐颗粒,尤其优选的是球形碳酸钙颗粒的存在可实现在后续应用中良好的pH值稳定性(缓冲作用),尤其是在含有酸基的或可在一定条件下能够释放酸的聚合物中。例如聚氯乙烯和聚乳酸。
另外,就具体情况而言,可用所述复合粉末替代其他更昂贵的材料,以便降低最终产品价格。
所述复合粉末的特性,尤其是其流动性,也可通过所述复合粉末的湿度来控制以及根据需要有针对性的进行调整。一方面,所述复合粉末的流动性基本上随湿度增加而提高,这使得所述复合粉末更易于加工。另一方面,所述复合粉末的较高的湿度,特别是在所述复合粉末的热处理过程中,主要是在杂质和/或超细颗粒存在的情况下,可以导致聚合物的热降解或水解以及过程紊乱。
在此背景下,所述复合粉末的湿度优选小于2.5%重量份,更优选小于1.5%重量份,特别优选小于1.0%重量份,进一步优选小于0.9%重量份,更有利的是小于0.8%重量份,更合适的是小于0.6%重量份,更特别优选的是小于0.5%重量份,尤其是小于0.25%重量份。另一方面,所述复合粉末的湿度优选大于0.000%重量份,更优选大于0.010%重量份,尤其是大于0.025%重量份。
在这种背景下,使用抑制碳酸钙可以使得所述复合粉末的热加工可操作性得到再次改善。处理时间窗口(温度窗口)再次明显大于传统的碳酸钙,并且聚合物的热降解或水解被再次显著抑制。
所述复合粉末的所需湿度可以通过已知的所述复合粉末的预干燥在加工处理前先达到,其中生产过程中进行干燥基本上是推荐的。在此背景下,事实证明,对于稳定的过程控制,干燥至含水率为0.01%到0.1%重量份是特别有利的。此外,事实证明使用微波真空干燥箱是特别有利的。
所述复合粉末的深加工可以以相比较而言简单的方式实现,因为只有一种组分(所述复合粉末的)和而不是两种组分(钙盐颗粒,特别优选地是球形碳酸钙颗粒和聚合物)待加工。由于在聚合物和钙盐颗粒,尤其优选地是球形碳酸钙颗粒之间的固定的连接,使得分散问题可不被察觉。
此外,通过选择各个单一组分的比重和尺寸,可以有目标地控制所述复合粉末的微结构,熔融特性和流动特性。反之,可以利用所述复合粉末的特性以有目标地控制所述复合粉末的生物相容性,生物可降解性和机械特性。
添加其他加工助剂,尤其是特殊的溶剂,在加工所述复合粉末时通常来说不必要。这扩大了所述复合粉末的应用领域,尤其是在制药和食品领域。
所述复合粉末可以直接应用。由于所述复合粉末突出的特性参数,所述复合粉末适合特别是作为添加剂,特别优选地是聚合物添加剂,作为用于复合过程的,用于生产植入物,用于医疗技术和/或微技术和/或发泡植入物的生产中的添加剂或原料,特别优选的医疗技术上的应用包括优选地可吸收的植入物。特别有利的应用领域包括注塑螺栓,压制板,特别是熔压板,发泡植入物和用于选择性生产方法的自由流动的粉末,其中在后一种情况下,所述复合粉末的颗粒的总颗粒尺寸优选小于3mm,优选大于5.0μm。
作为聚合物添加剂,优选将所述复合粉末添加到至少一种聚合物,特别是热塑性聚合物中作为聚合物基质。这里特别优选的所述聚合物也可用作所述复合粉末的组分。为避免重复,因此参考上述陈述,特别是关于聚合物优选形状的陈述。非常特别优选的聚合物基质包括聚氯乙烯(PVC),聚氨酯(PU),硅氧烷,聚丙烯(PP),聚乙烯(PE),尤其是UHMWPE和聚乳酸(PLA)。
优选地,所述聚合物基质和所述复合粉末的聚合物在使用温度下可彼此混合,更优选在化学上相同。
特别优选的组合物含有40.0%至99.9%重量份的至少一种聚合物基质和0.1%至50.0%重量份的至少一种所述复合粉末。
组合物的制备可以通过混合组分用已知的方式完成。
通过可以以常规方式对所述组合物进行深加工,尤其是颗粒化、研磨、挤出、注塑、发泡或者3D打印工艺。
此外,所述复合粉末可直接,即无额外聚合物的添加剂,进行深加工和/或使用。
在这里,所述复合粉末的优点特别是在复合粉末的颗粒化、研磨、挤出、注塑、熔融压烫、发泡和/或3D打印过程中能够观察到。
聚合物泡沫的制备优选通过将气相制备或引入引入到组合物中进行,所述组合物包含所述复合粉末和就具体情况而言至少一种基质聚合物。这样的目标是将所述气体在所述组合物中尽可能均匀地分散,以达到均匀均一的泡沫结构。气体的引入可以通过不同的方式实现。
气相的产生优选通过添加发泡剂来实现。发泡剂是指通过化学反应(化学发泡剂)或通过相变(物理发泡剂)释放气体的物质。在泡沫挤出或泡沫注塑中,将化学发泡剂以母料的形式掺入组合物中,或在压力下将物理发泡剂直接注入组合物的熔体中。注射指的是直接产气,特别适用于热塑性聚合物的加工。
此外,所述复合粉末本身特别适合生产植入物,所述植入物可代替骨折时使用的传统金属植入物。所述植入物可在骨折痊愈前起固定作用。通常金属植入物会留在体内或必须通过额外手术取出,根据本发明的所述复合粉末却可以作为临时辅助物。其有利地包含可在体内自发降解的聚合物和为骨构建运送钙和优选地宝贵的磷物质的物质。对于病人而言由此而来的优点十分明确:无需额外的手术来取出植入物和加快的骨再生。
根据本发明的一个特别优选的变体,所述复合粉末可以用于通过选择性激光烧结来制造植入物。有利地是,根据本发明的所述复合粉末的致密堆积的颗粒,通过激光扫描仪元件,直接偏转的电子束或具有几何掩模的红外加热器局部熔融或熔化(仅聚合物)成粉床。由于热传导,它们通过冷却而固化,因此结合形成固体层。未熔化的粉末颗粒作为元件中的载体材料保留,并且优选在完成构建过程后去除。通过用粉末重新涂覆,可以类似于第一层固化其他层并连接到第一层。
对于激光烧结工艺特别适合的激光类型是所有能使所述根据本发明的复合粉末的聚合物烧结、合并或交联的激光,尤其是CO2激光(20μm),ND-YAG激光(1060nm),氦氖激光(663nm)或染料激光(350-1000nm)。优选使用CO2激光。
填料床的能量密度在照射期间优选是在0.1J/mm3到10J/mm3的范围内。
激光束的有效直径,根据应用,优选是在0.01nm到0.5nm范围内,更优选在0.1nm到0.5nm范围内。
优选使用脉冲激光,其中高脉冲频率被证明是特别有利的,尤其是1kHz到100kHz范围内。
所述优选的工艺过程描述如下:
激光束照射到根据本发明的待用材料的填料床的最上层,并同时将所述材料烧结至一定的层厚度。所述层厚度可以在0.01mm到1mm的范围内,优选地在0.05mm到0.5mm的范围内。用这种方法生成所需植入物的第一层。然后将工作室降低一定量,使所述工作室低于已烧结在一起的层厚度。所述工作室用额外的聚合物材料填充至原始高度。通过再次用激光照射烧结出所述植入物的第二层并使第二层与上一层相连。通过重复该过程将生成后续层,直至植入物完成。
激光扫描时的曝光速度优选是1mm/s到1.000mm/s范围内。典型使用的是大约100mm/s的速度。
在上述情况下,事实证明将温度加热至60℃到250℃的范围内,优选100℃到230℃,尤其是在150℃到200℃范围内,对聚合物的熔化或熔融是特别有利的。
本发明涉及的主题也是可通过选择性激光烧结获得的,含有所述复合粉末的植入物,其中所述植入物尤其优选地应用于神经外科,口腔外科,颌面外科,面部外科,咽喉外科,鼻外科和耳外科,以及手足外科,胸外科,肋骨外科和肩部外科等领域。
所述复合粉末在所述组合物中的含量优选地至少为50.0%重量份,优选地至少75.0%重量份,特别优选地至少90.0%重量份,尤其至少99.0%重量份。在本发明的一个特别优选地实施方式的框架下,所述组合物只含有根据本发明的复合粉末。
通过使用所述聚合物得到的产品,其特征在于,其有利地具有以下特性:
-优良的表面质量,
-优良的表面光洁度,
-良好的产品密度,优选大于95%,尤其是大于97%,
-优良的收缩行为,
-优良的尺寸稳定性,
-非常少的缺陷,
-非常低的孔隙率,
-非常低的降解物含量,
-良好的三点弯曲强度,优选大于60MPa,特别优选大于65MPa,尤其是大于70Mpa,
-良好的弹性模量,优选大于3420N/mm2,特别优选大于3750N/mm2,更有利的是大于4000N/mm2,尤其是大于4500N/mm2,
-良好的pH稳定性,
-良好的生物相容性,
-良好的生物兼容性,
-良好的骨传导,
-良好的可吸收性,
-良好的生物可降解性。
附图说明
图1为一个典型的REM图像;
图2为球形碳酸钙颗粒的REM图像;
图3a,图3b和图3c显示了一个例3的REM图像以及例3多种刮刀涂布(12.5mm/s)的图像;
图4a,图4b和图4c显示了一个例4的REM图像以及例4多种刮刀涂布(12.5mm/s)的图像;
图5a,图5b和图5c显示了一个例5的REM图像以及例5多种刮刀涂布(12.5mm/s)的图像;
图6a,图6b和图6c显示了一个例6的REM图像以及例6多种刮刀涂布(12.5mm/s)的图像;
图7a,图7b和图7c显示了一个例7的REM图像以及例7多种刮刀涂布(12.5mm/s)的图像;
图8a,图8b和图8c显示了一个对比1的REM图像以及对比1多种刮刀涂布(12.5mm/s)的图像;
图9a和图9b示出了使用β-TCP的REM图像。
具体实施方式
接下来,将通过几个例子和对比例子对本发明做进一步说明,但本发明的构思不应被举例所局限。
使用的材料:
-颗粒1(聚(L-丙交酯);固有粘度:0.8-1.2dl/g(0.1%在氯仿中,25℃);玻璃化转变温度Tg:60-65℃;熔化温度Tm:180-185℃);
-颗粒2(聚(L-丙交酯);固有粘度:1.5-2.0dl/g(0.1%在氯仿中,25℃);玻璃化转变温度Tg:60-65℃;
-颗粒3(聚(D,L-丙交酯);固有粘度:1.8-2.2dl/g(0.1%在氯仿中,25℃);玻璃化转变温度Tg:55-60℃;非晶聚合物无熔点
聚丙交酯颗粒1到3的平均粒径分别在1到6mm之间。
在所示实例的框架下得出下列数据:
-CaCO3含量:CaCO3含量通过使用Perkin Elmer公司的STA 6000,在痰气中40℃到1000℃的温度范围内,以热速20℃/min进行热重分析来获取。其中重量损失在大约550℃和1000℃时被确定,而且CaCO3含量的因子2.274(CaCO3:CO2)以百分比计算。
-β-磷酸三钙含量(β-TCP含量):β-TCP含量通过使用Perkin Elmer公司的STA6000,在痰气中40℃到1000℃的温度范围内,以热速20℃/min进行热重分析来获取。在1000剩余的重量份额对应β-TCP含量的百分比。TP:峰值温度TP通过使用Perkin Elmer公司的STA6000,在痰环境下40℃到1000℃的温度范围内,以热速20℃/min进行热重分析来获取。质量损失曲线一阶导数的峰值温度对应复合物降解时最大质量损失的温度。
-d20、d50、d90:含碳酸钙的复合粉末颗粒大小分布的确定是通过激光衍射(Sympatec公司的带有RODOS分散***的HELOS测量范围R5)进行的。对于碳酸钙粉末颗粒大小分布的确定使用Micromeretics公司带有MasterTech 51的Sedigraphen 5100。0.1%的聚磷酸钠溶液(NNP)将被作为分散剂使用
-小于20μm的比例:确定方法类似于d50。分析小于20μm的比例。
-湿度:含碳酸钙的复合粉末的含水量通过在150℃使用Mettler Toledo公司的Karl Fischer库仑计C30来确定。碳酸钙粉末的含水量通过在130℃使用Mettler的卤素水分分析仪HB43来确定(称重:6.4-8.6g粉末;测量时间:8分钟)。
-固有粘度:固有粘度(dl/g)通过在氯仿中25℃下且0.1%聚合物浓度条件下使用一根乌氏粘度计毛细管0c来确定。
-流动性:试样流动性的评判是通过使用Erichsen公司的电动膜牵引器来完成的。在这里,将使用一个200μm或500μm的刮刀。在型号为225的膜(Leneta)上的刮涂速度为12.5mm/s。进行如下评价:1=非常好;2=好;3=满意;4=及格;5=有缺陷
注塑的试样体上的机械特性的确定:
三点弯曲强度和弹性模量通过物性分析仪TA.XTplus(Stable Micro Systems公司,哥达明(英国))确定。所用称重传感器的容量是50kg。使用Exponent 6.1.9.0软件。各个测量的项如下表1所示:
表1
试样体用挤出机HAAKE MiniLab II或带有HAAKE MiniLab II的注塑机进行制造。试样体制造的工艺条件总结在下表2中。
表2
毒性测试
毒性测试(FDA/GelRed)按如下步骤进行:
将使用组织培养聚苯乙烯(TCPS)作为参考或阴性对照。每个试样使用4个复制品并四个TCPS(4x)作为控制变量。
实验步骤:
1.将未消毒试样放在一个24孔的微量滴定板中以供使用。在滴定板中,试样还有TCPS板用70%浓度的乙醇(变性)消毒30分钟,然后用1xPBS(磷酸盐缓冲的盐溶液)洗涤2x30分钟,接着用消毒的α-介质进行平衡。然后将试样与接种密度为25000Zellen/cm2(50000Zellen/ml)的MC3T-E1细胞进行接种。
部分的介质交换(1:2)在第二天进行。
2.在1天和4天后,在细胞结构中毒性被确定。
3.活体染色在第一天和第四天根据标准协议使用由FDA和GelRed组成的复合染色剂进行。
4.显微图像由显微镜Z1m/LSM 700生成。
物镜:EC Plan-Neofluar 10x;
用相机Axio HRc拍摄的图像:
刺激绿色荧光:LED Colibri 470;过滤器组FS10(AF488)
刺激红色荧光:LED Colibri 530;过滤器组FS14(AF546)
在激光扫描模式捕获的图像:
轨道1:激光:488nm,DBS 560nm,PMT1:488-560nm,
轨道2:激光:555nm,DBS 565nm,PMT1:565-800nm,
5.根据以下毒性等级进行评价:
验收:材料是无毒的(最多5%的死细胞)
轻度抑制:材料是有轻微毒性(5%-20%的死细胞)
明显抑制:材料是中毒毒性(20%-50%的死细胞)
毒性:材料是重度毒性(>50%-100%的死细胞)
6.细胞数量参考拍摄的或扫描的图像部分。
结果见表3。
电子显微(REM)
扫描电子显微的图像用高压电子显微镜(Zeiss蔡司,DSM962)在15kV拍摄。试样用金钯层喷涂。
例1
一种CO2气体混合物,含20%的CO2和80%的N2在初始温度为10℃条件下被导入4l浓度为75g/l CaO的碳酸氢钙悬浮液中。气体流量为300l/h。反应混合物以每分钟350转进行搅拌,且反应热量在反应期间排出。在电导率骤然下降时(下降速度大于0.5mS/cm/min且30秒内的下降值大于0.25mS/cm),参照CaO(作为理论参考量)将0.7%氨基三(亚甲基膦酸)加入悬浮液。当反应混合物被定量碳酸化为球形碳酸钙颗粒时,生成球形碳酸钙颗粒的反应就结束了。其中,反应混合物这时的pH值在7和9之间。在上述情况下,反应大约在2小时后结束且反应混合物在反应结束时的pH值为7。
所得球形碳酸钙颗粒以传统方式被分离和干燥。它们的平均粒径为12μm。一个典型的REM图像如图1所示。
例2
将500ml完全脱钙水置于一个1000ml的烧杯中,边搅拌边加入125g根据例1所得的球形碳酸钙颗粒,且继续搅拌所得混合物5分钟,缓慢加入37.5g 10%浓度的偏磷酸钠(NaPO3)n溶液,且继续搅拌所得混合物10分钟,缓慢加入75.0g 10%浓度的磷酸,并将所得混合物继续搅拌20小时。将沉淀物分离且在130℃温度下在干燥箱中干燥过夜。所得球形碳酸钙颗粒同样具有12μm的平均粒径。
球形碳酸钙颗粒的REM图像如图2所示。图中可分辨出在球形碳酸钙颗粒的表面有一层薄的磷酸盐。
例3
球形碳酸钙颗粒和一种聚丙交酯(PLLA)的一种复合粉末可参考文件JP 62083029A所描述的方法使用设备NHS-1制得。所述复合粉末用12℃的冷水进行冷却。使用一种聚丙交酯颗粒1作为母粒并使用例1中的碳酸钙颗粒作为子粒(填料)。
39.5g的聚丙交酯颗粒与26.3g CaCO3粉末混合且在6400U/min的转速下被填充。装置的转子转速设置为6400U/min(80m/s)并对所加材料进行10分钟的加工处理。NHS-1研磨室到达最高温度为35℃。以相同的材料的量和机器设置重复进行总共7次操作。总共获得449克复合粉末。所得复合粉末通过一个250um筛进行人工干筛。筛余物(>250μm的粒级)占0.4%。
所得复合粉末如图3所示。
例4到例7
更多的复合粉末可类似于例3被制得,其中在例5中制备在大约20℃在冷却中进行。每30g聚丙交酯颗粒与20gCaCO3粉末进行混合。NHS-1研磨室内最高达到的温度在例4中为33℃,例5中为58℃,例6中为35℃,和例7中为35℃。产品被筛分,以便于将粗粒级>250μm在可能的情况下去除(通过250μm筛进行手动干筛)。在例4,例6和例7中,还将在可能的情况下通过气流分级(用风选)或通过筛分分级(用空气喷射筛分机)去除<20μm的粒级。使用的材料,经过或不经过筛分/风选的生产过程以及所得粉末的特性被总结到下面的表3中。
图3a,图3b和图3c显示了一个例3的REM图像以及例3多种刮刀涂布(12.5mm/s)的图像(图3b:200μm的刮刀;图3c:500μm的刮刀)。
图3a显示了所得复合粉末的REM图像。与典型的低温研磨得到的有棱角,不规则的颗粒相反,所得复合粉末的颗粒具有对于SLM工艺特别有利的圆形的颗粒形状或高的球度。聚丙交酯PLLA的表面用球形碳酸钙颗粒或球形碳酸钙颗粒的片段进行稀疏地覆盖。试样具有宽的具有升高的细粒度的颗粒大小分布。
所述粉末是流动性是受限的(图3b和3c)。粉末堆被它面前的刮刀向前推。可能由更高的细粒含量引起的有限的流动性,导致用两个刮刀仅形成非常薄的层。
图4a,图4b和图4c显示了一个例4的REM图像以及例4多种刮刀涂布(12.5mm/s)的图像(图4b:200μm的刮刀;图4c:500μm的刮刀)。
图4a显示了所得复合粉末的REM图像。与典型的低温研磨得到的有棱角,不规则的颗粒相反,所得复合粉末的颗粒具有对于SLM工艺特别有利的圆形的颗粒形状或高的球度。聚丙交酯PLLA的表面用球形碳酸钙颗粒或球形碳酸钙颗粒的片段稀疏地进行覆盖。试样具有明显更窄的具有低细粒度的颗粒大小分布。
这种粉末具有非常好的可流动性和可刮涂性(图4b和图4c)。薄层(200μm)也通过刮涂形成,且无刮涂条纹(刮刀印)。用500μm刮刀刮涂出的粉末层是均匀的,紧密堆积的,光滑的且无刮刀条纹的。
图5a,图5b和图5c显示了一个例5的REM图像以及例5多种刮刀涂布(12.5mm/s)的图像(图5b:200μm的刮刀;图5c:500μm的刮刀)。这种粉末是流动性是有限的。粉末堆被它面前的刮刀向前推。可能由更高的细粒含量引起的有限的流动性,导致用两个刮刀仅形成非常薄的层。
图6a,图6b和图6c显示了一个例6的REM图像以及例6多种刮刀涂布(12.5mm/s)的图像(图6b:200μm的刮刀;图6c:500μm的刮刀)。这种粉末具有好的可流动性和可刮涂性。也通过刮涂形成薄层(200μm)。可能是由于过粗的粉末颗粒可分辨到个别刮刀条纹。用500μm刮刀刮涂出的粉末层不是特别紧凑,但无刮刀条纹。
图7a,图7b和图7c显示了一个例7的REM图像以及例7多种刮刀涂布(12.5mm/s)的图像(图7b:200μm的刮刀;图7c:500μm的刮刀)。这种粉末是可流动且可刮涂的,也通过刮涂形成薄层(200μm)。薄层是不均匀的且越来越多地穿插着刮刀条纹。有一定限制的流动行为,很可能是由过粗的粉末颗粒引起的。用500μm刮刀刮涂出的粉末层是均匀的且无刮刀条纹。
对比1
由例1的球形碳酸钙颗粒和非晶聚丙交酯(PDLLA)构成的微结构的复合颗粒依靠文件JP 62083029A中所述方法通过使用设备NHS-1制得。所述复合颗粒用12℃冷水进行冷却。使用一种聚丙交酯颗粒3作为母粒并使用例1的碳酸钙颗粒作为子粒。
39.5g的聚丙交酯颗粒与10.5g CaCO3粉末进行混合且在8000U/min的转速下被填充。装置的转子转速设置为8000U/min(100m/s)并对所加材料进行1.5分钟的加工处理。NHS-1研磨室到达最高温度为71C。以相同的材料的量和机器设置重复进行总共49次操作。总共获得2376g结构化的复合粉末。所得结构化的复合粉末为测定颗粒大小分布通过一个800μm筛被人工干筛。筛余物(粒级>800μm)占47%。
所得微结构的复合颗粒的特性被归纳总结到表3中。
图8a,图8b和图8c显示了一个对比1的REM图像以及对比1多种刮刀涂布(12.5mm/s)的图像(图8b:200μm的刮刀;图8c:500μm的刮刀)。这种粉末的流动性差且不能被刮涂成200或500μm的薄层厚度。过粗,不规则的颗粒会在刮涂过程卡住。形成不均匀的层且所述层带有非常频繁出现的非常明显的刮刀条纹。
REM分析显示出结构化复合颗粒的表面被球形碳酸钙颗粒和它的片段稀疏地进行覆盖。对比例3-7,所述颗粒具有一种不规则的几何形状。
例8
由β-磷酸三钙颗粒和一种聚丙交酯(PDLLA)构成的复合粉末可依靠在JP62083029中所描述的方法通过使用NHS-1设备而制得。所述复合粉末用12℃冷水进行冷却。使用聚丙交酯颗粒3作为母粒并使用β-磷酸三钙颗粒(β-TCP;d20=30μm;d50=141μm;d90=544μm)作为子粒。使用β-TCP的REM图像如图9a和图9b所示。
30.0g的聚丙交酯颗粒与20.0gβ-TCP粉末混合且在6400U/min的转速下被填充。装置的转子转速设置为6400U/min(80m/s)并对所加材料进行10分钟的加工处理。以相同的材料的量和机器设置重复进行总共5次操作。总共获得249g复合粉末。产品被筛分,以便于将大于250μm的粗粒级尽可能地去除(通过250μm的筛进行手动干筛)。然后,将小于20μm的细粉通过20μm的筛借助空气喷射筛分机分离。
例9
由菱形的碳酸钙颗粒和聚丙交酯(PDLLA)构成的复合粉末可依靠文件JP62083029 A所描述的方法通过使用NHS-1设备而制得。所述复合粉末用12℃冷水进行冷却。使用聚丙交酯颗粒3作为母粒并使用菱形的碳酸钙颗粒(d20=11μm;d50=16μm;d90=32μm)作为子粒。
30.0g的聚丙交酯颗粒与20.0g菱形的碳酸钙颗粒进行混合且在6400U/min的转速下被填充。装置的转子转速设置为6400U/min(80m/s)并对所加材料进行10分钟的加工处理。以相同的物料量和机器设置重复进行共5次操作。总共获得232g复合粉末。产品被筛分,以便于将大于250μm的粗粒级尽可能地去除(通过250μm的筛进行手动干筛)。然后,将小于20μm的细粉通过20μm的筛借助空气喷射筛分机分离。
例10
由研磨的碳酸钙颗粒和聚丙交酯(PDLLA)构成的复合粉末可依靠在文件JP62083029A中所描述的方法通过使用NHS-1设备而制得。所述复合粉末用12℃冷水进行冷却。使用一种聚丙交酯颗粒3作为母粒并使用研磨的碳酸钙颗粒(GCC;d20=15μm;d50=46μm;d90=146μm)作为子粒。
30.0g的聚丙交酯颗粒与20.0g GCC进行混合且在6400U/min的转速下被填充。装置的转子转速设置为6400U/min(80m/s)并对所加材料进行10分钟的加工处理。以相同的物料量和机器设置重复进行共5次操作。共获得247g复合粉末。产品被筛分,以便于将大于250μm的粗粒级尽可能地去除(通过250μm的筛进行手动干筛)。然后,将小于20μm的细粉通过20μm的筛借助空气喷射筛分机分离。
表3
1:至少两次确定
表3(延续)
Claims (10)
1.一种包含具有微结构颗粒的复合粉末的植入物,所述植入物可通过将大颗粒与小颗粒结合的方法获得,其中所述大颗粒的平均粒径为10μm至10mm,所述大颗粒包含至少一种聚合物,所述小颗粒排列在所述大颗粒的表面上和/或不均匀地分布在所述大颗粒内部,所述小颗粒含有钙盐,所述小颗粒的平均粒径为0.01μm至1.0mm,其特征在于,所述复合粉末颗粒的平均粒径d50在40μm至小于200μm的范围内,以及所述复合粉末的细粒度小于总体积的50%,所述细粒度指的是在复合粉末中颗粒粒径小于20μm的颗粒的比例,所述聚合物包括乳酸、羟丁酸和/或乙醇酸的重复单元或者所述聚合物是环烯烃聚合物。
2.如权利要求1所述的植入物,其特征在于,所述复合粉末颗粒的颗粒大小d90小于350μm。
3.如权利要求1所述的植入物,其特征在于,所述钙盐的纵横比小于5和/或所述钙盐包含球形碳酸钙和/或所述钙盐包含磷酸钙,所述纵横比是指最大和最小粒径的比。
4.如权利要求1所述的植入物,其特征在于,所述大颗粒包含至少一个热塑性聚合物。
5.如权利要求1所述的植入物,其特征在于,所述大颗粒包含至少一个可吸收聚合物。
6.如权利要求5所述的植入物,其特征在于,所述可吸收聚合物具有在氯仿中,25℃的温度下,1%的聚合物浓度下测得的固有粘度,所述固有粘度在0.3dl/g到8.0dl/g范围内。
7.如权利要求1所述的植入物,其特征在于,所述大颗粒包含聚D-、聚L-和/或聚D,L-乳酸。
8.如权利要求1所述的植入物,其特征在于,所述大颗粒包含至少一个可吸收聚酯,所述聚酯的数均分子量在500g/mol至1000000g/mol范围内。
9.如权利要求1所述的植入物,其特征在于,所述钙盐颗粒,相对于所述复合粉末总重量的含量为至少0.1%重量份。
10.如权利要求1所述的植入物,其特征在于,所述复合粉末,相对于所述复合粉末总重,包含40.0%至80.0%重量份的PLLA和20.0%至60.0%重量份的碳酸钙颗粒。
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Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DK3509733T3 (da) | 2016-09-08 | 2020-08-24 | Schaefer Kalk Gmbh & Co Kg | Calciumsaltholdigt kompositpulver med mikrostrukturerede partikler |
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EP3613449A1 (de) * | 2018-08-23 | 2020-02-26 | Biotronik Ag | Verbesserung der polymerschicht bei degradierbaren vorrichtungen |
JP6675700B1 (ja) * | 2019-10-31 | 2020-04-01 | 株式会社Tbm | 樹脂組成物、及び樹脂成形品の製造方法 |
US11897202B2 (en) * | 2022-04-11 | 2024-02-13 | Daniel Todd Rose | Method for 3D printing |
WO2024090565A1 (ja) * | 2022-10-27 | 2024-05-02 | 株式会社メディボ | 歯科用象牙細管封鎖材 |
CN115591009B (zh) * | 2022-10-27 | 2023-09-26 | 江苏阳生生物股份有限公司 | 促进皮肤创面快速修复的敷料 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060120994A1 (en) * | 2004-10-29 | 2006-06-08 | Cotton Nicholas J | Bioabsorbable polymers |
CN101610797A (zh) * | 2007-01-19 | 2009-12-23 | 金文申有限公司 | 部分可生物吸收的植入物 |
US20110160322A1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-06-30 | Far Eastern New Century Corporation | Porous bone cement |
CN102247624A (zh) * | 2011-01-21 | 2011-11-23 | 北京中奥汇成生物材料科技有限公司 | 一种可吸收骨螺钉及其制备方法 |
US20130190441A1 (en) * | 2010-07-30 | 2013-07-25 | Schaefer Kalk Gmbh & Co. Kg | Spherical, amorphous calcium carbonate particles |
CN103467104A (zh) * | 2012-06-07 | 2013-12-25 | 中南大学 | 激光制备人工骨中加少量聚乳酸提高陶瓷烧结性能的方法 |
US20140004348A1 (en) * | 2011-03-18 | 2014-01-02 | Schaefer Kalk GmbH & Co., KG | Microstructured Composite Particles |
CN104105509A (zh) * | 2012-01-19 | 2014-10-15 | 德普伊国际有限公司 | 骨填料组合物 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6283029A (ja) | 1985-10-07 | 1987-04-16 | Nara Kikai Seisakusho:Kk | 固体粒子の表面改質方法 |
JPH06114099A (ja) | 1991-06-12 | 1994-04-26 | Nara Kikai Seisakusho:Kk | 医用材料とその製造方法 |
JPH0751288B2 (ja) | 1991-12-25 | 1995-06-05 | 株式会社奈良機械製作所 | 粒子の複合化方法 |
JP3390863B2 (ja) | 1997-12-01 | 2003-03-31 | 株式会社奈良機械製作所 | 複合固体粒子とその製造方法 |
RU2218305C1 (ru) | 2002-06-05 | 2003-12-10 | Пойлов Владимир Зотович | Способ получения тонкодисперсного химически осажденного карбоната кальция со сферической формой частиц |
ATE320465T1 (de) * | 2002-11-28 | 2006-04-15 | Degussa | Laser-sinter-pulver mit metallseifen, verfahren zu dessen herstellung und formkörper, hergestellt aus diesem laser-sinter-pulver |
EP1764347A1 (en) | 2005-09-16 | 2007-03-21 | Omya Development Ag | Process of manufacturing a co-ground calcium carbonate material of the GCC and PCC type with a specific steepness factor, obtained products and their uses |
DE102007018975A1 (de) | 2007-04-07 | 2008-10-09 | Schaefer Kalk Gmbh & Co. Kg | Kugelförmige Calciumcarbonat-Teilchen |
EP2389901B8 (en) | 2010-05-24 | 2013-05-15 | Episurf IP Management AB | An implant for cartilage repair |
CN101856514A (zh) * | 2010-06-02 | 2010-10-13 | ***广州总医院 | 数字化珊瑚羟基磷灰石人工骨支架及其制备方法 |
RS55687B1 (sr) | 2012-03-30 | 2017-07-31 | Omya Int Ag | Materijal poboljšane stabilnosti pod alkalnim uslovima, koji sadrži dispergovani kalcijum-karbonat |
US10905740B2 (en) | 2012-11-14 | 2021-02-02 | Orthopaedic Innovation Centre Inc. | Antimicrobial articles produced by additive manufacturing |
WO2015005266A1 (ja) | 2013-07-09 | 2015-01-15 | ニチバン株式会社 | 粘着剤組成物及び粘着剤シート |
CN104914575B (zh) | 2014-09-29 | 2017-11-14 | 北京蚁视科技有限公司 | 带有屈光度检测装置的微透镜阵列式近眼显示器 |
CN106794279B (zh) * | 2014-10-08 | 2020-08-18 | 阿肯色大学董事会 | 使用生物可降解的聚合物纳米复合材料的骨再生以及其应用 |
CN105031737B (zh) | 2014-12-03 | 2018-01-30 | 北京印刷学院 | 3d打印的数字化人工骨及其制备方法 |
CN109689123B (zh) * | 2016-09-08 | 2022-08-05 | 卡尔莱布宁医疗技术有限公司 | 具有微结构的颗粒的含钙盐的复合粉末的植入物 |
EP3321002A1 (en) * | 2016-11-15 | 2018-05-16 | Höganäs AB | Feedstock for an additive manufacturing method, additive manufacturing method using the same, and article obtained therefrom |
ES2950465T3 (es) * | 2017-01-03 | 2023-10-10 | L3F Sweden Ab | Método para imprimir un producto 3D y dispositivo de impresión en 3D |
US11639053B2 (en) * | 2019-03-29 | 2023-05-02 | Xerox Corporation | Process for preparing a three-dimensional printing composition |
-
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US20060120994A1 (en) * | 2004-10-29 | 2006-06-08 | Cotton Nicholas J | Bioabsorbable polymers |
CN101610797A (zh) * | 2007-01-19 | 2009-12-23 | 金文申有限公司 | 部分可生物吸收的植入物 |
US20110160322A1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-06-30 | Far Eastern New Century Corporation | Porous bone cement |
US20130190441A1 (en) * | 2010-07-30 | 2013-07-25 | Schaefer Kalk Gmbh & Co. Kg | Spherical, amorphous calcium carbonate particles |
CN102247624A (zh) * | 2011-01-21 | 2011-11-23 | 北京中奥汇成生物材料科技有限公司 | 一种可吸收骨螺钉及其制备方法 |
US20140004348A1 (en) * | 2011-03-18 | 2014-01-02 | Schaefer Kalk GmbH & Co., KG | Microstructured Composite Particles |
CN104105509A (zh) * | 2012-01-19 | 2014-10-15 | 德普伊国际有限公司 | 骨填料组合物 |
CN103467104A (zh) * | 2012-06-07 | 2013-12-25 | 中南大学 | 激光制备人工骨中加少量聚乳酸提高陶瓷烧结性能的方法 |
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