CN109789247A - 含有抑制碳酸钙的植入物 - Google Patents
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Abstract
抑制碳酸钙在抑制碳酸钙颗粒作为一种组合物添加剂在植入物内的应用,其中所述组合物包含至少一种除纤维素以外的聚合物,其中所述抑制碳酸钙通过一种方法获得,在这种方法中,抑制碳酸钙颗粒涂覆有一种组合物,这种所涂覆的组合物在每种情况下相对于其总重量包含一种混合物,所述混合物是将至少一种至少0.1重量%的钙螯合剂和/或至少一种至少0.1重量%的共轭碱与至少一种至少0.1重量%的弱酸混合在一起,其中所述共轭碱是一种弱酸的碱金属盐或钙盐。此外,还描述了一种具有组合物的植入物,所述组合物包含至少一种除纤维素以外的聚合物和抑制碳酸钙,其中所述抑制碳酸钙通过一种方法获得,在这种方法中,抑制碳酸钙颗粒涂覆有一种组合物,这种所涂覆的组合物在每种情况下相对于其总重量包含一种混合物,所述混合物是将至少一种至少0.1重量%的钙螯合剂和/或至少一种至少0.1重量%的共轭碱与至少一种至少0.1重量%的弱酸混合在一起,其中所述共轭碱是一种弱酸的碱金属盐或钙盐。
Description
技术领域
本发明涉及抑制碳酸钙作为一种组合物添加剂的应用,所述组合物含有至少一种除纤维素以外的聚合物,本发明还涉及一种在植入物内的组合物,所述组合物包含至少一种除纤维素以外的聚合物和抑制碳酸钙,以及该植入物,尤其适用于神经、口腔、颌面、面部和耳鼻喉手术以及手足、胸椎、肋骨和肩部手术领域。
本发明不涉及植物的原料的制备,且不涉及用于除制造一种植入物以外,特别是应用于神经、口腔、颌面、面部和耳鼻喉以及手足、胸椎、肋骨和肩部手术领域的一种植入物以外其它目的的使用。
背景技术
碳酸钙CaCO3是碳酸的钙盐,其用于当今日常生活的许多领域。它特别常用作纸张、油漆、塑料、油墨、粘合剂和药物中的添加剂或改性剂。在塑料中,碳酸钙主要用作填料以代替相对昂贵的聚合物。
此外,酸稳定的碳酸钙是已知的。US 5043017描述了一种碳酸钙的形式,通过添加钙螯合剂和/或至少一种共轭碱如六偏磷酸钠,然后加入弱酸如磷酸,使其酸稳定。所得材料在中性至酸性纸中应用,可改善纸的光学性质。但是,文献中没有提到聚合物。
此外,含有至少一种聚合物的组合物以及包含至少一种聚合物的复合物也已有描述。复合材料是指由两种或多种连接材料制成的材料,其材料特性与其各个组分不同。对于复合材料的性质,组分的材料属性和组分的几何形状是很重要的。特别是,尺寸效应通常发挥作用。复合通常是采用材料匹配或形状匹配或通过这两者的结合。
此外,含有钙盐,特别是含有碳酸钙的微结构复合颗粒是已知的。
WO2012/126600A2就公开了通过大颗粒与小颗粒结合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,
-小颗粒的平均粒径最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,
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,WO2012/126600A2描述了通过大颗粒与小颗粒结合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,
其中大颗粒包含至少一种可吸收聚合物,其数均分子量为500g/mol至1 000000g/mol。
在WO2012/126600A2所示的复合颗粒尤其适合作为添加剂,特别是作为聚合物添加剂,作为添加剂组材料或原材料,用于生产应用在医疗和/或在显微技术的元件,和/或用于制备发泡的物体。
然而,根据WO2012/126600A2获得的含有至少一种聚合物的组合物的性质可在许多方面进行改善。因此,需要更好的方法来提高含有至少一种聚合物的组合物的热稳定性。特别是,需要提高组合物的峰值温度。此外,如果可能的话,应该改善组合物的机械性能,特别是弹性模量。此外,期望能够达到组合物的尽可能好的生物相容性和酸稳定性。特别需要对植入物,特别是应用于适用于神经、口腔、颌面、面部和耳鼻喉手术以及手足、胸椎、肋骨和肩部手术领域的植入物进行改进。
发明内容
在此背景下,本发明的目的是提供一种优于迄今为止能够提供的植入物的植入物。它可以提高组合物的热稳定性,所述组合物含有至少一种不同于纤维素的聚合物。特别地,期望组合物的峰值温度能够提高。此外,如果可能的话,应该改善组合物的机械性能,特别是弹性模量。此外,应该达到组合物的最佳生物相容性和酸稳定性。
这些目的以及其它没有具体提到但可直接从上述关系中导出的目的可通过根据权利要求1的一种抑制碳酸钙在植入物内的应用来实现。独立产品权利要求涉及一种含有特别有利的组合物的植入物,所述组合物包含至少一种除纤维素以外的聚合物和抑制碳酸钙。非独立的产品权利要求相关的从属权利要求描述了多种含有特别有利的组合物的变体的植入物。
通过使用抑制碳酸钙作为在植入物内的组合物添加剂,其中所述组合物含有至少一种除纤维素以外的聚合物,其中所述抑制碳酸钙通过将碳酸钙颗粒涂覆上一种组合物的方法获得,这种所涂覆的组合物在每种情况下相对于其总重量,包含一种混合物,所述混合物是将至少0.1重量%的至少一种钙螯合剂和/或至少0.1重量%至少一种的共轭碱与至少0.1重量%的至少一种弱酸混合在一起,其中所述共轭碱是一种弱酸的碱金属盐或钙盐,由此以一种不容易预见的方式给出了提高含有至少一种除纤维素以外的聚合物的组合物的热稳定性的可能性。特别是,能够提高该组合物的峰值温度。此外,组合物的机械性能,特别是弹性模量也可能得到改善。此外,可达到该组合物的尽可能好的生物相容性和酸稳定性。
以这种方式获得的组合物可以简单方式加工成具有改进的性能特征的产品。特别是,可以生产具有改善的表面质量和表面光洁度以及改善的产品密度的产品。同时,所得产品尤其显示出更好的收缩行为和改善的尺寸稳定性。此外,通常也具有更好的导热行为。
此外,所述方法允许更有效地生产产品。由所述组合物获得的产品,其特征在于,具有非常高的品质,而且,与其他使用传统常规材料生产出的产品相比,其明显缺陷少,且具有更高的产品密度,优选大于95%,特别是大于97%,以及更低的孔隙率。同时,所得产品中的降解产物含量明显降低,而且产品的细胞相容性非常高。
以这种方式获得的产品的其他特性也非常好。该产品具有非常好的机械性能和非常好的pH稳定性。同时,产品的生物相容性得到了显著改善。使用纯聚合物无法获得可比较的产品。
本发明的另一个优点是,该组合物的性能,特别是组合物的热稳定性,可以通过聚合物以及抑制碳酸钙所使用的量以及该聚合物和抑制碳酸钙的特性,特别是通过抑制碳酸钙的性质,尤其是通过抑制碳酸钙颗粒的粒度大小以及可以碳酸钙颗粒的量来有针对性地来进行控制和调节。
特别地,与聚丙交酯结合作为聚合物,根据本发明产生以下优点。
通过使用抑制性碳酸钙,可降解医疗装置,即植入物可产生可控的吸收动力学特性以及可调节机械特性。优选地包含在所述组合物中的聚丙交酯是基于乳酸的可生物降解的聚合物。在有机体内,聚丙交酯通过水解降解。钙盐,尤其是磷酸钙和碳酸钙,是基于钙的矿物材料,钙盐在体内通过骨再生的自然过程被降解。碳酸钙具有特别有利的特性,即在聚丙交酯降解期间缓冲对于骨细胞来说有时有毒的酸性环境。与磷酸钙(pH 4)相比,碳酸钙缓冲液的pH值已经在大约7,也就是说接近7.4的生理值。关于聚合物的分子链长和化学成分,特别是聚丙交酯的化学成分,直到完全降解的时间可以被调整。类似地,对于聚合物的机械性能同样也是可能的。
所述组合物可以通过创成式制造工艺选择性激光熔融(SLM)被加工成植入物结构。在这里,可以有针对性地将材料和制造工艺相互适应匹配并使其适应医疗要求。使用创成式制造和与此相关的几何自由度为提供具有一种对应于外科医生意愿的内孔和开孔结构的植入物提供了可能,这种内孔和开孔结构确保了植入物长期的治疗使用。此外,创成式定制的植入物,如用于治疗面部和颅骨区域中的大规模骨缺损,可以快速且经济地被生产。所述组合物对于通过SLM进行加工处理的优点特别是其聚合物可以在相对低温下被激光辐射熔融,优选小于300℃,而抑制碳酸钙颗粒在这些温度下仍保持热稳定。通过所述组合物定制化的合成,抑制碳酸钙颗粒可因此被均匀地嵌入到由聚丙交酯组成的基质中,而不会受到在植入物的整个体积中的激光辐射的热损伤。植入物的强度一方面由所述聚丙交酯基质决定,另一方面由碳酸钙颗粒的形态以及优选地也由所使用的组分的混合比例决定。这些植入物也具有生物活性,因为它们通过材料的选择以及随后的用一种具有生长刺激蛋白(rhBMP-2)的涂覆积极刺激了周围的骨组织进行造骨并替换所述支撑结构(植入物)。
由所述优选是作为复合粉末存在的组合物,通过SLM创成式生产的植入物,其主要优点特别在于:
·通过使用可生物降解的、骨传导性的材料植入物与骨骼的生长被积极地激发,而且能够在大面积缺损的情况下,在要治疗的骨缺损处进行完整的造骨时达到完全降解。BMP涂层可以通过互连的孔结构在整个植入物的“体积”中积极发挥作用。
·骨组织的生长:引入合适的孔结构有利于新骨组织在植入物中生长。利用创成式制造工艺,可以将一种定义的孔结构可重复地用到元件中。
·这里建议的解决方案还提供了最好地防止长期植入物的医疗并发症以及通过最好地避免永久异物感以增加患者舒适度的优势–特别对于儿童和青少年–实现了一个“一起成长”的植入物。
·最佳缓冲:通过使用碳酸钙,聚丙交酯材料的酸性降解已经缓冲到pH值约为7,由此避免了在植入物的附近产生酸性环境,且由此避免了炎性或细胞毒性作用。此外,聚合物的降解过程,特别是乳酸聚合物的降解过程最好地被抑制。
·高强度:通过SLM工艺实现完全的熔融粘结并由此产生一个高的元件密度和强度,由此大面积的缺损也可以用这些由一种可生物降解材料制成且具有开孔结构的定制化的植入物进行治疗。
因此,本发明的主题是抑制碳酸钙作为一种在植入物内的组合物添加剂的应用,其中所述组合物包含至少一种除纤维素以外的聚合物。其中,所述抑制碳酸钙优选地用于提高组合物的热稳定性,特别是用于提高组合物的峰值温度,优选大于320℃,优选大于325℃,更优选大于330℃,甚至更优选地大于335℃,特别是高于340℃。此外,抑制性碳酸钙优选地用于改善组合物的机械性能。更有利的是,抑制碳酸钙的使用提高了弹性模量。组合物的弹性模量优选地大于3500N/mm2,优选大于3750N/mm2,更优选大于4000N/mm2,甚至更优选大于4250N N/mm2,特别是大于4500N/mm2。此外,该组合物有利地具有一个尽可能好的三点弯曲强度,其强度优选地大于50MPa,优选大于55MPa,更优选大于60MPa,甚至更优选大于65MPa,最优选大于70MPa,特别是大于75MPa。
本发明的主题还涉及一种具有一种组合物的植入物,所述组合物包含至少一种除纤维素以外的聚合物和抑制碳酸钙。
在本发明的上下文中,所述组合物含有至少一种除纤维素以外的聚合物,其原则上没有进一步的限制,但优选是一种热塑性聚合物,更合适的是是一种生物聚合物、一种橡胶,特别是天然橡胶或合成橡胶,和/或一种聚氨酯。
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℃,发生(热塑性的)变形。这个过程是可逆的,也就是说,它可以通过冷却和重新加热至熔融状态任意经常地被重复,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,其由生物原料(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有区别的,比如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)。
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时,橡胶呈现出一种增加的粘性流动并因此使其可能在合适的条件下进行重塑。
橡胶弹性行为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组态,这导致了熵减小。去除力后,这些聚合物从而返回到原来的位置且熵随之增加。
术语“聚氨酯”(PU,DIN标准的缩写词: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-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯腈-氯化聚乙烯-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、聚氯乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-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-乙烯醇共聚物、乙烯-丁烯共聚物、聚苯乙烯、聚全氟乙烯丙烯、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、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、聚芳醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚芳酰胺、聚氨基双马来酰亚胺、聚芳香酯、聚丁烯-1、聚丙烯酸酯、聚苯并咪唑、聚双马来酰亚胺、聚恶二唑苯并咪唑、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚氯三氟乙烯、聚乙烯、聚酯碳酸酯、聚芳醚酮、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚醚酮、聚环氧乙烷、聚芳醚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚异丁烯、聚异氰脲、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、聚氧二甲苯、聚环氧丙烷、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、聚偏二氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯甲基醚、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-偏二氯乙烯共聚物和氯乙烯-偏二氯乙烯-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重量%至42.0重量%的丙烯腈聚合物;1.0重量%至10.0重量%的羧酸,其余主要为丁二烯(例如38.0重量%至75.0重量%)。典型的组合物是:20.0重量%至40.0重量%的丙烯腈聚合物,3.0重量%至8.0重量%的羧酸和40.0重量%至65.0重量%或67.0重量%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%,羧酸的含量小于10.0重量%,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重量%至30.0重量%的丙烯腈聚合物,4.0重量%至6.0重量%的羧酸,其余的量主要为丁二烯。
在本发明中,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等于吸收)这里理解为在生物***中的物质吸收,特别在人体组织内的。特别让人感兴趣的是那些可用于可吸收植入物生产的材料。
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。这些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。
用于本发明目的的合适的乳酸聚合物例如可直接购买出自Evonik Nutrition&Care有限公司,商品名称为GL 903、L 206S、L 207S、R 208G、L 209S、L 210、L 210S、LC703S、LG 824S、LG 855S、LG 857S、LR 704S、LR 706S、LR 708、LR 927S、RG 509S和X 206S。
用于本发明目的特别有利的可吸收聚合物,这里优选指的是可吸收聚酯,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决定,大于500g/mol,优选地大于1 000g/mol,特别优选大于5 000g/mol,更合适的是大于10 000g/mol,尤其是大于25 000g/mol。另一方面,优选的可吸收聚合物的数均小于1 000 000g/mol,更合适的是小于500 000g/mol,更加有利的是小于100 000g/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50 000g/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,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决定,其优选地落在750g/mol到5 000 000g/mol范围内,优选在750g/mol至1 000 000g/mol范围内,特别优选在750g/mol到500 000g/mol范围内,尤其是在750g/mol到250 000g/mol的范围内,且这些聚合物的分散度是在1.5到5之间。
特别适合的可吸收聚合物的固有粘度,这里优选指的是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,在25℃的温度下,聚合物浓度为1%,在氯仿中进行测定,其范围落入0.3dl/g到8.0dl/g之间,优选地在0.5dl/g到7.0dl/g范围内,特别优选地在0.8dl/g到2.0dl/g范围内,尤其是在0.8dl/g到1.2dl/g的范围内。
此外,特别适合的可吸收聚合物的固有粘度,这里优选指的是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,在30℃的温度下,聚合物浓度为1%,用六氟-2-丙醇进行测定,其范围落入1.0dl/g到2.6dl/g之间,特别是在1.3dl/g到2.3dl/g的范围内。
而且,在本发明中,聚合物特别有利是热塑料聚合物,优选是指乳酸聚合物,特别优选是聚D-、聚L-或聚D,L-乳酸,尤其是聚L-乳酸,其玻璃化温度大于20℃,更有利的是大于25℃,优选地大于30℃,特别优选大于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中,玻璃化温度是在35℃到70℃范围内,更有利的是在55℃到65℃,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,特别适合的是其熔融温度大于50℃,更有利的是至少60℃,优选地大于150℃,特别优选在130℃到210℃之间,尤其是在175℃到195℃之间。
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 Scanning Calorimetry;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℃优选地被加热到不同聚合物的熔融温度以上,再冷却至0℃并第二次从0℃以10℃/min的加热速度被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。
针对本发明的目的以下聚合物是特别合适且尤其有利的:
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(分别于25℃,0.1%浓度,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,且优选是以”酯”结尾;
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,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,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,且优选是以”酯”结尾。
在本发明中,所述组合物包含抑制碳酸钙,其中抑制碳酸钙是通过以下方法得到的,即碳酸钙颗粒涂覆一种组合物,其中所述抑制碳酸钙通过将碳酸钙颗粒涂覆上一种组合物的方法获得,这种所涂覆的组合物在每种情况下相对于其总重量,包含一种混合物,所述混合物是将至少0.1重量%的至少一种钙螯合剂和/或至少0.1重量%的至少一种共轭碱与至少为0.1重量%的至少一种弱酸混合在一起,其中所述共轭碱为一种弱酸的碱金属盐或钙盐。
“抑制碳酸钙”在本文中指的是碳酸钙,其在聚合物中作为添加剂使得聚合物的热降解,特别是酸催化降解,相比于没有碳酸钙作为添加剂的聚合物,速度减慢,在最优情况下被完全抑制。
对于待涂覆碳酸钙颗粒的形状,特别是沉淀的碳酸钙颗粒,在这里没有进一步的限制,可以根据具体用途来确定。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中,在植入物内使用球形的、沉淀的碳酸钙颗粒,因为这些碳酸钙颗粒通常具有一种各向同性的属性。相应地,组合物也有利地同样具有一种尽可能的各向同性属性。
根据本发明,术语“碳酸钙颗粒”也包含了通过例如研磨碳酸钙颗粒得到的颗粒片段(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%,分别根据优选的沉淀碳酸钙各自的总量。
碳酸钙的纵横比(长宽比),尤其是沉淀碳酸钙颗粒的,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。
碳酸钙的纵横比(长宽比),尤其是沉淀碳酸钙颗粒的,在本文中是指最大和最小粒径的商数。它优选通过电子显微方法作为平均值(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。对于菱形碳酸钙颗粒优选地仅考虑颗粒大小在0.1μm到30.0μm之间的,尤其是在0.1μm到20.0μm之间的颗粒。对于其他的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,至少90%,更有利至少95%的颗粒具有小于5的纵横比(长宽比),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,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多余的沉积物。
在本发明一个特别优选的变体中,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碳酸钙改性,其至少部分原子没有有序结构,而是无规则形式,因此仅具有短程有序,而不具有长程有序。这区别于晶体碳酸钙改性,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中,并不明确排除晶体成分的存在。优选地,晶体碳酸钙的份额在每种情况下相对于碳酸钙各自的总重量小于50重量%,更优选小于30重量%,特别优选小于总的15重量%,尤其是小于10重量%。在一个本发明特别优选的变体中,晶体碳酸钙的份额小于8.0重量%,更有利的小于4.0重量%,更优选小于2.0重量%,特别优选小于1.0重量%,尤其是小于1.5重量%。
非晶和晶体份额比例是通过具有内标的X射线衍射获得的,优选石英,做利特维尔特(Rietveld)精修是特别有利的。
在这个本发明优选的实施方式中,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,其优选地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)中在界面处强烈积聚,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;Eckard Amelingmeier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,其摩尔比大于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-,~PO32-,
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的使用是特别有利的。
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,相对于颗粒的碳酸钙含量,优选落在总重量的0.1%到5.0%之间,尤其是在总重量的0.3%到1.0%之间。
优选的球形的非晶的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。其说明书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通过明确的引用被并入进来。
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混合反应中优选大于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混合反应中有利地落在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,二烷基碳酸酯和/或烷基碳酸酯和Ca2+优选氯化钙使用等摩尔比。
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至50mmol/l,特别优选25mmol/l至45mmol/l,尤其是28mmol/l至35mmol/l。
这里各浓度信息与反应混合物中所述组分的浓度有关。
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。
这里各浓度信息与反应混合物中所述组分的浓度有关。
组分的反应优选在15℃至30℃的温度下进行。
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。
碳酸钙颗粒在上述条件下从反应混合物中沉淀出来。
优选的非晶碳酸钙颗粒有利的是将优选的表面活性剂加入反应混合物中进行稳定化。
该表面活性剂物质应在形成碳酸钙颗粒的反应之后再进行添加,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。此外,添加的时间点应该这样进行选择,其使得优选的表面活性剂在优选的非晶碳酸钙即将结束沉淀且快要发生结晶变化之前,这是因为这种方法可以最大限度地保证“稳定的球形非晶碳酸钙颗粒”的产量和纯度。如果优选的表面活性剂添加得过早,通常会产生含有除希望得到的球形非晶碳酸钙颗粒以外,作为副产品的超细非晶碳酸钙颗粒的双峰产物。如果优选的表面活性剂添加得过晚,则需要的“稳定的球形非晶碳酸钙颗粒”已经开始进行结晶变化。
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,更优选小于等于11.3,尤其是小于等于11.0时进行添加。尤其有利的是从pH值11.5到10.0的范围内进行添加,优选在11.3到10.5的范围内,尤其是在11.0到10.8之间,在各自反应温度下测量,优选在25℃下测量。
由此得到的稳定的优选球形的非晶碳酸钙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要的。
“稳定的碳酸钙颗粒”通过干燥可以得到“结构含水量低的碳酸钙颗粒”。
出于本发明的目的,这些得到的碳酸钙颗粒优选被干燥至具有所要求的残余含水量。对此有一种方法被证明是特别有利的,在这种方法中碳酸钙颗粒优选实现在高至150℃的温度下进行预干燥,然后将碳酸钙颗粒优选在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,碳酸钙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中,沉淀的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。其他非结晶碳酸钙改性的份额优选小于50重量%,更优选小于30重量%,特别优选小于15重量%,尤其是小于10重量%。此外,其他非钙质碳酸钙改性的份额优选小于50重量%,更优选小于30重量%,特别优选小于15重量%,尤其是小于10重量%。
非晶和晶体份额比例是通过具有内标的X射线衍射获得的,优选矾土,做利特维尔特(Rietveld)精修是特别有利的。
碳酸钙颗粒的平均直径优选在0.01μm至1.0mm的范围内,更优选在0.05μm至50.0μm之间,尤其是在2.5μm和30.0μm之间。
在本发明一个特别优选的实施方式中,碳酸钙颗粒平均直径大于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。
对于偏三角面体的碳酸钙颗粒,其碳酸钙颗粒的平均直径有利的是在0.05μm到5.0μm的范围内,优选0.05μm到2.0μm之间,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,平均的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,事实证明对于偏三角面体的碳酸钙颗粒还特别有利的是,其碳酸钙颗粒的平均直径有利地落在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。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。
对于菱形碳酸钙颗粒,其碳酸钙颗粒的平均直径有利的是在0.05μm到30.0μm的范围内,优选在0.05μm和2.0μm之间,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,事实证明对于菱形碳酸钙颗粒特别有利的是,其碳酸钙颗粒的平均直径有利地落在1.0μm到30.0μm的范围内,优选1.0μm到20.0μm之间,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,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。
对于针状碳酸钙颗粒,其碳酸钙颗粒的平均直径有利的是在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,平均的粒径更有利的是大于0.1μm,优选大于0.2μm,尤其是0.3μm。
此外,事实证明对于针状碳酸盐颗粒,特别是针状碳酸钙颗粒,其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。
对于片状碳酸钙颗粒,其碳酸钙颗粒的平均直径有利的是在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,平均的粒径更有利的是大于0.1μm,优选大于0.2μm,尤其是大于0.3μm。
对于球粒状(球形)碳酸钙颗粒,其碳酸钙颗粒的平均直径适宜大于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,平均的粒径适宜小于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。
上述碳酸钙颗粒的平均粒径在本发明中适合通过分析扫描电子显微镜图像(REM-图像)得到,其中优选地,仅考虑大小至少为0.01μm的颗粒,且优选超过20个,特别优选至少40个颗粒形成一个数均。此外,事实证明沉降法也是特别有利的,尤其是对于针状碳酸钙颗粒,其中在此中背景下,使用Sedigraphs 5100(产自Micromeritics GmbH公司)是特别有利的。
对于非球形碳酸钙颗粒优选应调整到球体等效的颗粒大小。
碳酸钙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%总重量的碳酸钙颗粒,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。
碳酸钙颗粒的形状因子在此定义为最小粒径和最大粒径的商,其商值对于至少90%更有利的是对于至少95%的所有颗粒适合大于0.90,特别优选大于0.95。在此背景下,对于球形碳酸钙颗粒,优选仅考虑颗粒大小在0.1μm到30.0μm的颗粒。对于菱形碳酸钙颗粒,优选仅考虑颗粒大小在0.1μm到20.0μm的颗粒。对于其他形状的碳酸钙颗粒,优选仅考虑颗粒大小在0.1μm到2.0μm的颗粒。
此外,这些碳酸钙颗粒更有利的特征在于,其具有相对地的含水量。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%,优选最高为总重量的2.5%,更优选最高为总重量的1.0%,特别优选最高为总重量的0.5%,进一步优选小于总重量的0.4%,更合适的是小于总重量的0.3%,更有利的是小于总重量的0.2%,尤其是在从>总重量的0.1
在本发明中,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(氮气流量优选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。
碳酸钙颗粒的特定表面优选落在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,其特定表面在一个本发明特别优选的变体中小于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,碳酸钙颗粒的特定表面在干燥期间保持相对稳定,且相对于各自产值优选最多变化200%,更优选最多变化150%,尤其是最多变化100%。
碳酸钙颗粒的碱度是相对低的。它们的pH值,根据EN ISO 787-9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。在这里适合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.准备好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。
反应的转化情况可通过导入CO2的量进行控制。但应优选导入二氧化碳或含二氧化碳的气体混合物直至在反应混合物的pH值小于9,优选小于8,尤其是小于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的添加是在碱性碳酸钙沉淀结束后(BCC;2CaCO3*Ca(OH)2*nH2O)。
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。
在本发明一个优选的实施方式中,根据发明的组合物还包含一种含有抑制碳酸钙和另外的钙盐,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。
在本发明中,抑制碳酸钙可通过一种方法得到,在这种方法中碳酸钙颗粒将涂覆上一种组合物,这种所涂覆的组合物在每种情况下相对于其总重量,包含一种混合物,所述混合物使将至少0.1重量%的至少一种钙螯合剂和/或0.1重量%的至少一种共轭碱与至少0.1重量%的至少一种弱酸混合在一起,其中所述共轭碱是一种弱酸的碱金属盐或钙盐。
所述钙螯合剂的阳离子和所述共轭碱的阳离子可以相同,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,尤其是在医学应用的组合物中特别有利,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。
提供待涂覆的碳酸钙颗粒的水性悬浮液是适合的,相对于其总重量,有利的是碳酸钙颗粒含量在1.0重量%至80.0重量%的范围内,优选在5.0重量%到50.0重量%的范围内,尤其是在10.0重量%到25.0重量%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,所述组分的水性溶液是特别有利的,以便能够实现尽可能均匀的碳酸钙颗粒涂覆。
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相对于各自待涂覆的碳酸钙颗粒的100重量份,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。
以这种方式得到的抑制碳酸钙颗粒是在中度酸性环境下稳定的,这种能力归因于在碳酸钙颗粒表面吸收或反应的钙螯合剂或共轭碱与溶液中弱酸的缓冲作用,其中钙螯合剂和/或共轭碱在碳酸钙颗粒表面的应用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稳定,这里本发明的教导并不需要与该理论联系在一起。
抑制碳酸钙颗粒的重量份额,优选抑制沉淀碳酸钙颗粒的重量份额,尤其是抑制球形碳酸钙颗粒的重量份额,相对于组合物的总重量,优选为至少0.1重量%,更优选为至少1.0重量%,特别优选为至少5.0重量%,且更合适的是在5.0重量%到80.0重量%的范围内,特别优选在10.0重量%到60.0重量%的范围内,更有利的是在20.0重量%到50.0重量%的范围内。对于包含相对于优选的球形碳酸钙颗粒的总量,大于15.0重量%的颗粒尺寸小于20μm和/或大于250μm的优选的球形碳酸钙颗粒,事实证明其总量在35.0重量%到45.0重量%的范围内特别有利的是。相对于优选的球形碳酸钙颗粒的总量,对于其包含至多15.0重量%的颗粒尺寸小于20μm和/或大于250μm的优选球形碳酸钙颗粒,事实证明其总量落在20.0重量%到30.0重量%的的范围内是特别有利的。
聚合物的重量份额,优选热塑性聚合物的重量份额,相对于组合物的总重量,优选为至少0.1重量%,更优选为至少1.0重量%,特别优选为至少5.0重量%,且更合适的是落在20.0重量%到95.0重量%的范围内,优选落在40.0重量%到重量90%的范围内,更有利的是落在50.0重量%到80.0重量%的范围内。
对于具有一种组合物的植入物,其组合物包含相对于优选的球形碳酸钙颗粒的总量,大于20.0重量%的颗粒尺寸小于20μm和/或大于250μm的优选的球形碳酸钙颗粒,事实证明其聚合物的总量落在55.0重量%到65.0重量%的范围内是特别有利的。对于相对于优选的球形碳酸钙颗粒的总量,包含至多20.0重量%的颗粒尺寸小于20μm和/或大于250μm的优选的球形碳酸钙颗粒的组合物,事实证明其聚合物的总量落在70.0重量%到80.0重量%的范围内是特别有利的。
根据一个本发明特别优选的实施方式,含有所述组合物的植入物仅由抑制碳酸钙颗粒和至少一种聚合物组成,且不含其他组分。这样的组合物满足了对医疗产品的非常严格的要求,对医疗产品通常不允许使用其他添加剂。对于特别优选的抑制碳酸钙颗粒和特别优选的聚合物,上述实施方式也相应适用。
通过抑制碳酸钙颗粒,尤其是通过沉淀的碳酸钙颗粒可有针对性地影响和控制聚合物,尤其是热塑性聚合物的特性。这使得抑制碳酸钙颗粒,尤其是沉淀的碳酸钙颗粒能够实现聚合物,尤其是热塑性聚合物非常良好的缓冲性和pH稳定性。而且聚合物,尤其是热塑性聚合物的生物相容性也可以通过碳酸钙颗粒,特别是沉淀的碳酸钙颗粒得到显著改善。不仅如此,还可以注意到聚合物,尤其是热塑性聚合物的热降解被显著抑制。
所述组合物其特征在于优异的性能特征,特别是在热塑性加工工艺,如挤出和注塑中使用。它优异的特性使得能够生产出具有卓越的表面质量和光洁度以及优化的产品厚度的产品。与此同时,所述聚合物展现出了非常好的收缩行为和出色的尺寸稳定性。另外,还可以观察到更好的导热性。
此外,所述组合物具有相对高的各向同性,这使得聚合物可以熔融得非常均匀。这种行为可以在热塑性加工过程中被利用,以生产出高质量、高产品密度、低孔隙率且低缺陷数量的产品。
此外,组合物中存在优选的球形碳酸钙颗粒实现了在后续应用中优异的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在酸中被释放的聚合物中。这里例如包括聚氯乙烯和聚乳酸。
另外,如有必要,可用所述组合物替代其他更昂贵的材料,以便降低最终产品价格。
根据本发明,组合物的特性尤其是它的流动性,也可通过组合物的湿度来控制以及根据需要有针对性的进行调整。一方面,组合物的流动性大致随湿度增加而提高,这使得组合物更易于加工。另一方面,组合物更高的湿度,特别是在组合物的热处理过程中,尤其是在杂质和/或超精细颗粒存在的情况下,可能导致聚合物的热降解或水解以及过程紊乱。
在此背景下,根据本发明的组合物的湿度优选小于2.5重量%,更优选小于总重量的1.5重量%,特别优选小于1.0重量%,进一步优选小于0.9重量%,更有利的是小于0.8重量%,更合适的是小于0.6重量%,更特别优选的是小于0.5重量%,尤其是小于0.25重量%。另一方面,根据本发明的组合物的湿度优选大于0.000重量%,更优选大于0.010重量%,尤其是大于0.025%重量。
在这种背景下,在植入物中使用抑制碳酸钙可以使得该植入物的组合物的热加工可操作性得到改善。处理时间窗(温度窗)明显大于传统的碳酸钙,而且聚合物的热降解或水解被显著抑制。
所述组合物的所需湿度可以通过已知的组合物的预干燥在加工处理前先达到,其中生产过程中进行干燥原则上是推荐的。在此背景下,事实证明,对于稳定的执行过程干燥到湿度含量为0.01重量%到0.1重量%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。
所述组合物的制备可以由已知方式,通过组分的混合得到。这可以明显早于或者就在组合物进一步加工成所需的最终产品之前进行。其中,组分的混合最早早于优选的组合物的热塑性加工24h(小时),优选早于12h,更优选早于6h,特别优选早于3h,更合适早于1h是特别有利的,且优选在热塑性加工开始前直接用于热塑性加工的设备中,尤其是在挤出设备或注塑设备中进行。这种方法给予了外科医生更多的自由度,并且是他能够有针对性地选择组分和使用量以及使它们的短期变化成为可能,以便为所需应用目的量身定制最终产品的特性。此外,这种方式还可以优化采购材料和储存的成本。
添加其他加工助剂,尤其是特殊的溶剂,在加工根据本发明的组合物时通常来说不是必要的。这扩大了组合物的应用领域,尤其是在制药和食品领域。
然后可以以常规方式对所述组合物进行进一步加工处理,尤其是颗粒化、研磨、挤出、注塑、发泡或者3D打印工艺也可以使用。
此外,所述组合物也可直接,即不添加额外的聚合物,被进一步加工和/或使用。
在这里,所述组合物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。
不仅如此,所述组合物还特别适用于植入物的生产,所述植入物可取代骨折中传统的金属植入物。这些植入物用于骨骼固定直到骨折愈合。金属植入物通常留在身体内或必须在另一次手术时被去除,但由根据本发明复合粉末得到的植入物充当临时的帮助物。它们包含适合的能被身体自己降解的聚合物以及提供了钙和对于造骨很有价值的磷物质的物质。由此为患者带来的优势是很明显的:无需额外的手术以去除植入物,且加速了骨再生。
根据一个本发明特别优选的变体,所述组合物通过选择性激光烧结被用于植入物的制造。根据本发明的组合物的粉末床适合用一个激光扫描仪单元、一个直接偏转电子束或一个带有几何形状掩膜的红外线加热器,进行局部轻微熔融(只有聚合物)。根据本发明的组合物的聚合物经热传导引起的冷却而凝固,并由此结成一个坚实的层。没有熔融的粉末颗粒作为支持材料留在元件中,且优选在制造过程结束后被去除。通过用根据本发明的组合物再次涂覆可以类似于第一层固化出新的一层并与第一层结合在一起。
对于激光烧结工艺特别适合的激光类型是所有能使所述组合物的聚合物烧结、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。
粉末床上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,根据各自应用,优选是在0.01nm到0.5nm范围内,更优选在0.1nm到0.5nm之间。
优选使用脉冲激光,其中高脉冲被证明是特别有利的,尤其是1kHz到100kHz。
该优选的工艺过程描述如下:
激光束照射到所述待使用材料的粉末床的最上层,并同时将该材料烧结至一定的层厚度。该层厚度可以从0.01mm到1mm,优选0.05mm到0.5mm用这种方法生成所需元件的第一层,然后将工作空间降低一定量,使其低于已烧结在一起的层的厚度,再将工作空间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从而烧结出元件的第二层。通过重复这样过程将生成更多的层,直至元件完成。
激光扫描时的曝光速度优选是1mm/s到1000mm/s。典型使用大约100mm/s的速度。
在上述情况下,事实证明聚合物在60℃到250℃的温度范围内被加热至熔融是特别有利的,更优选100℃到230℃,尤其是在150℃到200℃范围内。
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
-良好的生物兼容性
-良好的生物相容性
-良好的骨传导
-良好的可吸收性
-良好的生物可降解性
所述组合物在纸中的应用不属于本发明的主题。
在本发明一个特别优选的变体中,所述组合物指的是一种含有微结构颗粒的复合粉末(复合物粉末),它可以通过一种大颗粒结合小颗粒的方法得到。
在本发明中,微结构指的是一种材料的微观特性。其中包括可分辨的精细结构和微观结构。对于液体和气体来说不存在这些。这里存在的是在一种无序状态下单个的原子或分子。非晶固体在相邻原子区域大多具有一种结构的短程有序,而没有长程有序。而结晶固体不仅具有短程区域,还在远程区域具有一个有序的网格结构。
在这个本发明优选的实施方式中,大颗粒至少包含一种除纤维素以外的聚合物,此外基本上没有更多的限制,小颗粒包含抑制碳酸钙颗粒。
这种复合粉末优选通过一种大颗粒结合小颗粒的方法得到,其中
-大颗粒具有的平均粒径在0.1μm到10mm之间,优选在5μm到10mm.之间,特别优选在10μm到10mm之间,更有利的是在20μm到10mm之间,更有好处的是在30μm到2.0mm之间,尤其是在60.0μm到500.0μm之间。
-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。
其中小颗粒优选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。
小颗粒或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,小颗粒排列在大颗粒的表面且优选不完全覆盖大颗粒。至少0.1%,优选5.0%,尤其是50%的大颗粒表面适合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颗粒之间的间隙被增强,这些间隙的存在用于为液态物质,尤其是聚合物的熔融建立相应的微通道。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,因为有次能够确保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。
在本发明一个特别优选的实施方式中,根据发明的的复合粉末其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平均的颗粒大小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,复合粉末的精细颗粒份额优选小于50.0体积%,更优选小于45.0体积%,特别优选小于40.0体积%,更进一步优选小于20.0体积%,更有利的是小于15.0体积%,更合适的是小于10.0体积%,尤其是小于5.0体积%。其中根据本发明的精细颗粒份额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,根据本发明的精细颗粒份额定义为0.0体积%。在这种背景下,考虑所有在产品中存在的颗粒,包括未结合的原材料、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。
对于含有平均颗粒大小d50是在从大于40μm到小于200μm之间的复合粉末,其精细颗粒份额优选为:在产品中颗粒大小小于20μm的颗粒的份额优选小于50.0体积%,更优选小于45.0体积%,特别优选小于40.0体积%,更进一步优选小于20.0体积%,更有利的是小于15.0体积%,更合适的是小于10.0体积%,尤其是小于5.0体积%。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,其精细颗粒份额优选为:在产品中颗粒大小小于5μm的颗粒的份额优选小于50.0体积%,更优选小于45.0体积%,特别优选小于40.0体积%,更进一步优选小于20.0体积%,更有利的是小于15.0体积%,更合适的是小于10.0体积%,尤其是小于5.0体积%。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,精细颗粒份额的密度优选小于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精细颗粒份额并测量分离出的级分密度来确定。
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的值,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的值,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的值,10%的颗粒的颗粒大小大于或等于这个给定值。
这个本发明优选的实施方式中的颗粒大小分布可以由已知方法通过复合粉末的分级来得到,即通过把一个分散的固体混合物分离成各个级分。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,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,的粗级分尽可能去除掉。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,这里指开口的尺寸在250μm到800μm之间,优选在250μm到500μm之间,尤其是250μm。
在下一步中,复合粉末优选进行分级,以便将<20μm的精细份额尽可能去除掉。在此背景下,空气喷射筛和风选被证明是特别有利的。
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像,如需要,通过电子显微镜的图像来获得。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,这些信息以及上述说明书中给出的任何其它信息,除非另有说明,否则都是在23℃温度条件下。
本发明这个实施方式的复合粉末适合是相对紧凑的。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。
本发明这个实施方式的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用得到验证,尤其是通过用聚合物的非溶剂摇动复合粉末以及优选的球形碳酸钙粉末在25℃根据在Qrganikum,第17版,VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften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,且不造成复合粉末颗粒的形状变化、尺寸变化和/或组合物变化。特别优选的是在摇动测试之后至少60重量%,优选至少70重量%,更有选至少80重量%,特别优选至少90重量%,更有利的是至少95重量%,尤其是至少99重量%的复合粉末颗粒不发生形变。在此背景下,一种特别适合的非溶剂是水,尤其是对于含聚酰胺的复合粉末。
此外,本发明的这个实施方式的复合粉末颗粒通常具有一个相对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融和凝固行为。
本发明这个实施方式的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,即将还含有在本发明意义上的小颗粒,优选是悬浮形式的聚合物颗粒从聚合物溶液中去除。
事实证明一种方法特别有利,即聚合物颗粒和优选的碳酸钙颗粒被相互联系在一起,且通过机械力的作用是两者彼此结合在一起。这适合在一个合适的搅拌机中或研磨机中进行,尤其是一个冲击式研磨机、针棒式研磨机或在一个超转子研磨机里。转子转速在这里优选大于1m/s,更优选大于10m/s,特别优选大于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中,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本发明这个实施方式的复合粉末颗粒期间被冷却,以便消散释放的能量。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℃。
根据本发明一个特别优选的实施方式,这种方法特别是对于聚酰胺会导致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的覆盖,以至于他们从外部辩认不出来。这样的颗粒可以像不含优选的球形碳酸钙颗粒的聚合物一样被加工和使用,但它具有本发明这个实施方式的复合粉末那些改善的特性。
复合粉末的制备可参考在专利申请书JP62083029 A中描述的方法进行。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。NARA混杂***的使用,其优选转子外径为118mm,尤其是公司NARA Machinery Co.Ltd的名为NHS-0或NHS-1的混杂***的使用被证明是特别有利的。
母粒和子粒被混合,优选被精细均匀地分布并被置于混杂机中。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,以使得子粒能均匀地嵌入母粒中。
优选的转子速度基于圆周速度落在50m/s到100m/s的范围内。
对于这种方法的更多细节可参考JP62083029A,它的说明书包括特别适合的方法变体在本发明中通过引用被明确合入。
在另一个特别优选的变体中,复合粉末的制备可参考在专利申请书DE 42 44 254A1中描述的方法进行。与之相对应地,一种通过在一种热塑性材料的表面固化一种物质来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之间且所述物质具有比所述热塑性材料小的粒径以及更好的耐热性的时候,尤其是当这种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,优选不低于热塑性材料的软化点,在一设备中,优选具有搅拌工具和加热装置的设备中进行搅拌;
-将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热塑材料的表面。
对于这种方法的更多细节可参考DE 42 44 254 A1,它的说明书包括特别适合的方法变体在本发明中通过引用被明确合入。
另外,复合粉末的制备可以参考在专利申请书EP 0 922 488 A1和/或在专利US6.403.219 B1中描述的方法进行。与之相对应地,一种通在作为核的固体颗粒表面固定或粘附精细颗粒,通过使用冲击和随后在核表面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专利申请书EP 0 922 488 A1和/或在专利US6.403.219 B1,它们的说明书包括特别适合的方法变体在本发明中通过引用被明确合入。
固定复合粉末可以参考在专利申请书EP 0 523 372 A1中所描述的方法进行处理。这种方法对于复合粉末是十分适合的,它是参考在专利申请书JP62083029 A中描述的方法而得到的。复合粉末颗粒的固定在这里优选通过热等离子喷涂进行,其中优选使用功率至少为减压等离子喷雾器,尤其是在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,它们的说明书包括特别适合的方法变体在本发明中通过引用被明确合入。
所述复合粉末的特征在于,其具有脱颖而出的特性,在激光煅烧工艺中尤其建议使用。它的优良的可浇注性和出色的流动性使得在激光煅烧过程中生产出的元件具有优良的表面质量和表面光洁度以及优化的元件厚度。与此同时,所述复合粉末展现出了非常好的收缩行为以及优良的尺寸稳定性。此外,激光处理区域之外更良好的导热性也能够被观察到。
所述复合粉末特别优选的应用领域包括所述组合物在缝合材料、螺钉、钉子、抗菌伤口敷料中的使用,即那些涉及植入物的应用领域。
聚乳酸组合物的植入物,尤其是缝合材料、钉子、螺钉、板和支架抗菌伤口敷料,对于医疗技术应用是特别有利的。
进一步地,特别优选在复合材料制备时使用含聚乳酸的组合物,尤其作为基质。其中,可以通过含聚乳酸聚合物与天然纤维的连接生产出可再生原料的生物可降解复合材料,其与传统光纤增强的或填充的塑料相比尤其具有更好的生态平衡性以及脱颖而出的特性。由于热塑性特点,含聚乳酸的组合物尤其适合用于注塑和挤出领域。通过添加优选高弹性的天然纤维可再次明显改善复合材料的机械特性。此外,通过添加或使用右旋乳酸聚合物可是的复合材料的耐温性进一步改善。
最后,含聚乳酸的组合物对于3D打印的应用,尤其是在FDM工艺之后是特别有利的。
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。
具体实施方式
-使用的材料:
-颗粒1(聚(L-丙交酯);固有粘度:0.8-1.2dl/g(0.1%浓度,氯仿中,25℃);玻璃化转变温度Tg:60-65℃;熔融温度Tm:180-185℃)
-颗粒2(聚(L-丙交酯);固有粘度:1.5-2.0dl/g(0.1%浓度,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%浓度,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。
在这里给出的例子中,下列尺寸确定如下:
-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,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。重量损失曲线一阶导数的峰值温度对应复合物降解时最大重量损失的温度。
-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。
-<20μm的份额:确定类似于d50。分析<20μm的份额。
-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℃且0.1%聚合物浓度条件下使用一根毛细管粘度计0c来确定。
-流动性:试样流动性的评判是通过使用Erichsen公司的电动涂布机来完成的。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HAAE MiniLab II或注塑机用HAAKE MiniJet II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(二乙酸荧光素FDA/凝胶染色试剂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个复制品并使用四个TCPS(4x)作为检验。
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%的乙醇(未变性)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25 000细胞/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)
明确抑制:材料是中毒毒性(20%-50%的死细胞)
有毒:材料是中毒毒性(>50%-100%的死细胞)
6.细胞数量参考拍摄的或扫描的图像部分。
结果总结归纳在表3中。
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消散。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),相对于CaO(作为理论参考)加入0.7%氨基三(亚甲基膦酸)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软化水置于一个1000ml的烧杯中,边搅拌边加入125g例1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%偏磷酸钠(NaPO3)n的溶液,且继续搅拌所得混合物10分钟,缓慢加入75.0g 10%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。
一个球形碳酸钙颗粒的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在JP 62083029A中所描述的方法通过使用设备NHS-1制得。它用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的聚丙交酯颗粒于26.3g CaCO3粉末进行混合且在每分钟6400转条件下被填充。装置的转子转速被设置为6400U/min(80m/s)并对配料进行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449g复合粉末。所得复合粉末通过一个250μm筛被人工干筛。筛余物(>250μm的级分)占0.4%。
例4到例7
更多的复合粉末类似于例3被制得,其中在例5冷却在大约20℃进行。每30g聚丙交酯颗粒与20g CaCO3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>250μm的粗级分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(用一个空气喷射筛分机)去除<20μm的级分。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归纳总结到下面的表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)。
在图3a中,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覆盖。试样具有宽的颗粒大小分布以及升高的精细比例。
这种粉末是流动性是受限的(图3b和3c)。粉末堆被它面前的刮刀推过来。由于受限的流动行为,其很可能是由更高的精细颗粒份额触发的,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)。
在图4a中,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颗粒大小分布以及更少的精细比例。
这种粉末具有非常好的可流动性和可刮涂性(图4b和图4c),也通过刮涂形成薄层(200μm),且无刮涂条纹(刮刀印)。用500μm刮刀刮涂出的粉末层是均匀的、紧凑的、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受限的。粉末堆被它面前的刮刀推过来。由于受限的流动行为,其很可能是由于更高的精细颗粒份额触发的,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,可分辨到个别刮刀条纹,可能是由于过粗的粉末颗粒产生的。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
例1的球形碳酸钙颗粒和一种非晶聚丙交酯(PDLLA)的微结构复合颗粒可参考在JP 62083029 A中所描述的方法通过使用NHS-1设备而制得。它用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粉末进行混合且在每分钟8000转条件下被填充。装置的转子转速被设置为8000U/min(100m/s)并对配料进行1,5分钟的加工处理。NHS-1研磨室到达最高温度为71℃。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(>800μm的级分)占47%。
所得微结构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)。这种粉末的流动性非常差且不能被刮涂成200μm或500μm的薄层厚度。过粗,不规则的颗粒会在刮涂过程卡住。它形成不均匀的层且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。对比于例3到例7,颗粒具有一种不规则的几何形状。
例8
β-磷酸三钙颗粒和一种聚丙交酯(PDLLA)的一种复合粉末可参考在JP 62083029A中所描述的方法通过使用NHS-1设备而制得。它用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粉末进行混合且在每分钟6400转条件下被填充。装置的转子转速被设置为6400U/min(80m/s)并对配料进行10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>250μm的粗级分在可能的情况下去除(通过一个250μm筛进行手动干筛)。然后,<20μm的精细份额,将通过一个20μm筛用一个空气喷射筛分机)分离。
例9
菱形的碳酸钙颗粒和一种聚丙交酯(PDLLA)的一种复合粉末可参考在JP JP62083029 A中所描述的方法通过使用NHS-1设备而制得。它用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每分钟6400转条件下被填充。装置的转子转速被设置为6400U/min(80m/s)并对配料进行10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232g复合粉末。产品被筛分,以便于将>250μm的粗级分在可能的情况下去除(通过一个250μm筛进行手动干筛)。然后,<20μm的精细份额,将通过一个20μm筛用一个空气喷射筛分机分离。
例10
研磨的碳酸钙颗粒和一种聚丙交酯(PDLLA)的一种复合粉末可参考在JP62083029 A中所描述的方法通过使用NHS-1设备而制得。它用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进行混合且在每分钟6400转条件下被填充。装置的转子转速被设置为6400U/min(80m/s)并对配料进行10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247g复合粉末。产品被筛分,以便于将>250μm的粗级分在可能的情况下去除(通过一个250μm筛进行手动干筛)。然后,<20μm的精细份额,将通过一个20μm筛用一个空气喷射筛分机分离。
表3
1:至少两次确定
表3(延续)
Claims (14)
1.抑制碳酸钙作为一种组合物添加剂在植入物内的应用,所述组合物含有至少一种除纤维素以外的聚合物,其特征在于,所述抑制碳酸钙通过一种方法获得,在这种方法中,抑制碳酸钙颗粒涂覆有一种组合物,这种所涂覆的组合物在每种情况下相对于其总重量包含一种混合物,所述混合物是将至少0.1重量%的至少一种钙螯合剂和/或至少一种轭碱与至少0.1重量%的至少一种弱酸混合在一起,其中所述共轭碱是一种弱酸的碱金属盐或钙盐。
2.根据权利要求1所述的应用用于提高所述组合物的热稳定性和/或用于提高组合物的峰值温度和/或用于改善所述组合物的机械特性。
3.一种具有一种组合物的植入物,所述组合物包含至少一种除纤维素以外的聚合物和抑制碳酸钙,其特征在于,所述抑制碳酸钙通过一种方法获得,在这种方法中,抑制碳酸钙颗粒涂覆有一种组合物,所涂覆的组合物在每种情况下相对于其总重量包含一种混合物,所述混合物是将至少0.1重量%的至少一种钙螯合剂和/或至少0.1重量%的至少一种共轭碱与至少0.1重量%的至少一种弱酸混合在一起,其中所述共轭碱是一种弱酸的碱金属盐或钙盐。
4.根据权利要求3所述的植入物,其特征在于,所述弱酸从由磷酸、偏磷酸、六偏磷酸、柠檬酸、硼酸、亚硫酸、醋酸和它们的混合物所组成的组中选择,和/或所述共轭碱是一种弱酸的钠盐或钙盐,和/或所述共轭碱是六偏硫酸钠,和/或所述共轭碱是六偏硫酸钠且所述弱酸为磷酸,和/或钙螯合剂从由六偏磷酸钠和常见的多齿螯合配体组成的组中选择,且常见的多齿螯合配体优选从由三胺四乙酸(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组成的组中选择。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的植入物,其特征在于,所述钙螯合剂或共轭碱的含量相对于100重量份的碳酸钙颗粒在0.1重量份到25.0重量份之间,且所述弱酸的含量相对于100重量份的碳酸钙颗粒在0.1重量份到30.0重量份之间。
6.根据权利要求3到5中的至少一个权利要求所述的植入物,其特征在于,所述碳酸钙颗粒具有小于5的纵横比和/或所述碳酸钙颗粒包含球形碳酸钙颗粒。
7.根据权利要求3到6中的至少一个权利要求所述的植入物,其特征在于,所述组合物包含至少一种热塑性聚合物。
8.根据权利要求3到7中的至少一个权利要求所述的植入物,其特征在于,所述组合物包含至少一种可吸收聚合物。
9.根据权利要求8所述的植入物,其特征在于,所述可吸收聚合物的固有粘度在氯仿中在25℃温度条件下以0.1%聚合物浓度测量是在0.3dl/g到8.0dl/g之间。
10.根据权利要求3到9中的至少一个权利要求所述的植入物,其特征在于,所述组合物包含聚D-乳酸、聚L-乳酸和/或聚D,L-乳酸。
11.根据权利要求3到10中的至少一个权利要求所述的植入物,其特征在于,所述组合物至少包含一种数均分子重在500g/mol和1 000 000g/mol之间的可吸收聚合物。
12.根据权利要求3到11中的至少一个权利要求所述的植入物,其特征在于,所述抑制碳酸钙的重量比相对于所述组合物的总重量至少为0.1重量%。
13.根据权利要求3到12中的至少一个权利要求所述的植入物,其特征在于,所述组合物相对于所述组合物的总重量,包含40.0重量%到80.0重量%的PLLA和20.0重量%到60.0重量%的抑制碳酸钙。
14.根据权利要求3到13中的至少一个权利要求所述的植入物,其特征在于,所述组合物由抑制碳酸钙和至少一种聚合物组成。
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