本發(fā)明涉及各向異性生物復(fù)合材料、包含所述生物復(fù)合材料的醫(yī)療植入物及其治療方法，并且尤其涉及具有醫(yī)療應(yīng)用的此類材料、植入物和治療方法。發(fā)明背景非增強(qiáng)的可再吸收聚合物的機(jī)械強(qiáng)度和模量(約3-5GPa)不足以支撐彈性模量范圍為約15-20GPa的斷裂的皮質(zhì)骨。例如，在一篇文章中，人脛骨的彎曲模量被測量為約17.5GPa(SnyderSMSchneiderE,JournalofOrthopedicResearch,第9卷,1991,第422-431頁)。因此，由可再吸收聚合物構(gòu)造的現(xiàn)有醫(yī)療植入物的適應(yīng)癥是有限的，并且它們的固定通常需要防止運(yùn)動或大量負(fù)荷。當(dāng)需要固定低應(yīng)力區(qū)域(即，非承重應(yīng)用)時，諸如在兒科患者中或在成人的內(nèi)踝骨折、韌帶聯(lián)合固定、頜面部骨折或骨軟骨骨折中，這些裝置目前僅為一個考慮。最近已經(jīng)引入了一類新的增強(qiáng)的復(fù)合生物材料(生物復(fù)合材料)，其中可生物吸收性且生物相容性聚合物通過可生物吸收的生物相容性玻璃纖維增強(qiáng)。這些材料可實(shí)現(xiàn)改善的機(jī)械特性。這些材料還包括增容劑以將聚合物粘合到增強(qiáng)纖維。此類材料的實(shí)例在以下兩個專利申請中有所描述，所述專利申請就如同在本文中完全列出一樣以引用的方式完全包括在本文中：1.Biocompatiblecompositeanditsuse(WO2010122098)2.Resorbableandbiocompatiblefibreglasscompositionsandtheiruses(W02010122019)這些材料已在與這些專利相關(guān)的出版物中進(jìn)一步描述和表征，所述出版物包括1.LehtonenTJ等ActaBiomaterialia9(2013)4868-48772.LehtonenTJ等JMechBehaviorBioMedMaterials.20(2013)376-386
背景技術(shù)：
：中描述的此類材料的開發(fā)已經(jīng)專注于材料的組成：可生物吸收聚合物、增強(qiáng)礦物纖維、增容劑以及它們之間的組合。已經(jīng)證明這些組合物能夠?qū)崿F(xiàn)比先前單獨(dú)使用可生物吸收聚合物所實(shí)現(xiàn)的機(jī)械特性優(yōu)越的機(jī)械特性。然而，雖然材料組成是可影響醫(yī)療植入物的機(jī)械特性的一個參數(shù)，但是當(dāng)它涉及復(fù)合材料時，材料組成本身并不確保對于植入物而言足以實(shí)現(xiàn)其所需的生物機(jī)械功能的機(jī)械特性。事實(shí)上，具有相同組成和相同幾何形狀的增強(qiáng)復(fù)合材料醫(yī)療植入物可具有迥然不同的機(jī)械特性。此外，即使在相同的植入物內(nèi)，機(jī)械特性可在不同機(jī)械軸線之間以及在不同類型的機(jī)械強(qiáng)度測量值之間發(fā)生極大變化。發(fā)明概要
背景技術(shù)：
未教導(dǎo)或提出具有一個或多個期望的機(jī)械特點(diǎn)的生物復(fù)合材料。背景亦未教導(dǎo)或提出可實(shí)現(xiàn)期望的生物機(jī)械功能的此類材料?！吧飶?fù)合材料”意指生物相容的或適合的復(fù)合材料、和/或可與生物組織接觸的復(fù)合材料、和/或可植入到生物材料中的復(fù)合材料、和/或?qū)⒃谒鲋踩胫蠼到?、再吸收或吸收的?fù)合材料?！吧锵嗳菪浴币庵干锵嗳莸幕蜻m合的材料、和/或可與生物組織接觸的材料、和/或可植入到生物材料中的材料。在至少一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及克服
背景技術(shù)：
中的缺點(diǎn)的增強(qiáng)生物復(fù)合材料。根據(jù)至少一些實(shí)施方案，提供了并入由此類增強(qiáng)的可生物吸收材料構(gòu)成的新型結(jié)構(gòu)、排列、取向和形式的醫(yī)療植入物。這些醫(yī)療植入物具有獨(dú)特的機(jī)械特性。它們具有巨大的臨床益處，因?yàn)檫@些植入物的機(jī)械特性可顯著大于目前可用的可生物吸收聚合物植入物的那些機(jī)械特性。如本文所述的術(shù)語“機(jī)械特性”可任選地包括以下中的一種或多種：彈性模量、拉伸模量、壓縮模量、剪切模量、彎矩、慣性矩、彎曲強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和/或拉伸強(qiáng)度。根據(jù)至少一些實(shí)施方案，植入物在至少一個機(jī)械軸線或參數(shù)方面與同一植入物內(nèi)的至少一個其他機(jī)械軸線或參數(shù)相比，具有改善的機(jī)械特性。因此，植入物可被認(rèn)為是各向異性的。如本文所定義的機(jī)械軸線可為繪制通過植入物(任選地穿過植入物的中心)的任何線。如本文所定義的機(jī)械參數(shù)可包括彎曲強(qiáng)度和剛度(抗彎曲力性)、拉伸強(qiáng)度和剛度(抗拉力性)、壓縮強(qiáng)度和剛度(抗壓縮力性)、剪切強(qiáng)度和剛度(抗剪切力性)或扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和剛度(抗扭轉(zhuǎn)力性)。任選地，與另一個軸線或參數(shù)相比，在一個軸線或參數(shù)中改善的機(jī)械特性增加至少50％，并且優(yōu)選地增加至少100％，更優(yōu)選地增加至少200％、300％、400％，并且最優(yōu)選地增加至少500％或之間的任何整數(shù)值。任選地，與具有相同組成但具有無定形或非對齊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的植入物相比，在植入物的一個軸線或參數(shù)中改善的機(jī)械特性可選地或另外地增加至少50％，并且優(yōu)選地增加至少100％，更優(yōu)選地增加至少200％、300％、400％，并且最優(yōu)選地增加至少500％或之間的任何整數(shù)值。任選地，改善的機(jī)械特性為強(qiáng)度，并且與另一個軸線或參數(shù)相比，一個軸線或參數(shù)中的強(qiáng)度增加至少50MPa。優(yōu)選地，強(qiáng)度增加至少100MPa，更優(yōu)選地增加至少200MPa、300MPa、400MPa，并且最優(yōu)選地增加至少500MPa或之間的任何整數(shù)值。任選地，改善的機(jī)械特性為強(qiáng)度，并且與具有相同組成但具有無定形或非對齊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的植入物相比，植入物的一個軸線或參數(shù)中的強(qiáng)度可選地或另外地增加至少50MPa，并且優(yōu)選地增加至少100MPa，更優(yōu)選地增加至少200MPa、300MPa、400MPa，并且最優(yōu)選地增加至少500MPa或之間的任何整數(shù)值。任選地，改善的機(jī)械特性為彈性模量，并且與另一個軸線或參數(shù)相比，一個軸線或參數(shù)中的模量增加至少3GPa。優(yōu)選地，模量增加至少5GPa，更優(yōu)選地增加至少8GPa、12GPa、16GPa，并且最優(yōu)選地增加至少20GPa或之間的任何整數(shù)值。任選地，改善的機(jī)械特性為彈性模量，并且與具有相同組成但具有無定形或非對齊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的植入物相比，植物的一個軸線或參數(shù)中的模量可選地或另外地增加至少3GPa。優(yōu)選地，模量增加至少5GPa，更優(yōu)選地增加至少8GPa、12GPa、16GPa，并且最優(yōu)選地增加至少20GPa或之間的任何整數(shù)值。根據(jù)至少一些實(shí)施方案，與無定形(非對齊)材料相比，植入物的一個或多個片段在一個機(jī)械軸線中的各向異性優(yōu)選地大于10％、50％、100％、200％、300％、500％或之間的任何整數(shù)值。根據(jù)至少一些實(shí)施方案，與另一個軸線相比，植入物的一個或多個片段在一個機(jī)械軸線中的各向異性優(yōu)選地大于10％、50％、100％、200％、500％、1000％或之間的任何整數(shù)值。根據(jù)至少一些實(shí)施方案，提供了在一個機(jī)械軸線中與另一個機(jī)械軸線相比(例如，彎曲強(qiáng)度相對于拉伸強(qiáng)度)10％、50％、100％、200％、300％或之間的任何整數(shù)值的相對更高的強(qiáng)度。根據(jù)至少一些實(shí)施方案，提供了如與另一個機(jī)械軸線相比在一個機(jī)械軸線中所測量的10％、30％、50％、100％、200％或之間的任何整數(shù)值的相對更高的彈性模量。不希望受限于封閉的列表或單一假設(shè)，本文所述的生物復(fù)合材料植入物相對于金屬或其他永久植入物(包括不可吸收的聚合物和增強(qiáng)的聚合物或復(fù)合植入物)表現(xiàn)出顯著的益處，它們可被接受它們的受試者的身體吸收，并且因此預(yù)期所述植入物在植入之后在體內(nèi)降解。同樣不希望受限于封閉的列表或單一假設(shè)，它們相對于先前的可吸收植入物還表現(xiàn)出顯著的益處，因?yàn)樗鼈冊谥辽僖粋€機(jī)械軸線中比非增強(qiáng)可吸收聚合物植入物更堅(jiān)固且更堅(jiān)硬。事實(shí)上，這些增強(qiáng)復(fù)合聚合物材料甚至可接近皮質(zhì)骨的強(qiáng)度和剛度，使它們成為用于承重性矯形植入物應(yīng)用的第一可吸收材料。在基礎(chǔ)水平上，在增強(qiáng)的生物復(fù)合材料植入物與來自金屬、塑料和其他傳統(tǒng)醫(yī)療植入物材料的先前植入物之間存在巨大差異。傳統(tǒng)的醫(yī)療植入物材料為各向同性的，以使得它們的機(jī)械特性在所有軸線中均是相同的。這簡化了植入物設(shè)計(jì)，因?yàn)橹踩胛锏臋C(jī)械強(qiáng)度僅基于植入物的幾何形狀和材料的固有材料特性來確定。不希望受限于封閉的列表或單一假設(shè)，對于增強(qiáng)的生物復(fù)合材料植入物，生物復(fù)合材料(即，無定形或非對齊形式的生物復(fù)合材料)的固有材料特性實(shí)際上相當(dāng)?shù)?，并且可近似單?dú)的聚合物的機(jī)械特性。因此，由這些生物復(fù)合材料構(gòu)造的植入物的植入物幾何形狀并未固有地確定在機(jī)械上堅(jiān)固或堅(jiān)硬的植入物。然而，在至少一些實(shí)施方案中，本發(fā)明的醫(yī)療植入物能夠超過先前的可生物吸收植入物(包括先前的生物復(fù)合材料植入物)在一個或多個機(jī)械軸線方面和一個或多個機(jī)械參數(shù)方面的機(jī)械特性。優(yōu)選地，這些植入物的特征在于結(jié)構(gòu)和形式，其中增強(qiáng)纖維在植入物內(nèi)對齊以便在軸線中提供植入物承重強(qiáng)度和剛度，在所述軸線中在生物機(jī)械上需要這些特性。因此，整個植入物或植入物的片段是各向異性的(即，它們在不同軸線中具有不同機(jī)械特性)。使用這些各向異性植入物，植入物機(jī)械設(shè)計(jì)不能僅依賴于每個部件的幾何形狀。相反，增強(qiáng)纖維在植入物內(nèi)的特定對齊和所得的各向異性機(jī)械輪廓為確定植入物的生物機(jī)械功能方面的關(guān)鍵參數(shù)。除了與各向異性醫(yī)療植入物有關(guān)的機(jī)械考慮之外，存在的另外的限制在于使用這些增強(qiáng)生物復(fù)合材料的醫(yī)療植入物由于與由這些復(fù)合材料生產(chǎn)部件相關(guān)的限制而不能根據(jù)現(xiàn)有的植入物設(shè)計(jì)來設(shè)計(jì)。例如，金屬植入物或永久聚合物植入物可通過機(jī)械加工來生產(chǎn)。甚至可機(jī)械加工纖維增強(qiáng)的永久聚合物植入物，而不會不利地影響機(jī)械特性。然而，可吸收的增強(qiáng)復(fù)合材料植入物不能在未對下面的材料造成損害的情況下進(jìn)行機(jī)械加工，因?yàn)闄C(jī)械加工將暴露來自聚合物的增強(qiáng)纖維，因此致使一旦它們在植入之后直接暴露于體液，它們的強(qiáng)度就快速劣化。在光譜的另一端，可使用直接的注射成型工藝來制造純聚合物或非常短(<4mm)的纖維增強(qiáng)聚合物植入物。然而，這些材料的注射成型并未產(chǎn)生足夠堅(jiān)固的植入物。因此，需要專門的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方法來設(shè)計(jì)并生產(chǎn)可得益于先前描述的增強(qiáng)可生物吸收復(fù)合材料的優(yōu)越機(jī)械特性的植入物。如本文所用的術(shù)語“可生物降解的”還是指在體內(nèi)可降解、可再吸收或可吸收的材料。術(shù)語“承重的”任選地還包括部分承重的。根據(jù)各種實(shí)施方案，裝置(植入物)的承重性質(zhì)可任選地包括以下的撓曲強(qiáng)度：高于200MPa，優(yōu)選地高于300MPa，更優(yōu)選地高于400MPa、500MPa，并且最優(yōu)選地高于600MPa或之間的任何整數(shù)值。除非另外定義，否則本文所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語均具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常所理解含義相同的含義。本文所提供的材料、方法和實(shí)施例僅為說明性的，并且不旨在成為限制性的。附圖簡述本發(fā)明僅通過舉例的方式并參考附圖而在本文中描述?，F(xiàn)在特別詳細(xì)地參照附圖，應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，所示的細(xì)節(jié)僅是作為舉例并且僅是出于說明性地討論本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的目的，并且為了提供被認(rèn)為是最適用和最易理解的本發(fā)明的原理和概念方面的描述而呈現(xiàn)。有鑒于此，不應(yīng)試圖使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的展示程度超過對本發(fā)明的基本理解所必需的程度，而結(jié)合附圖的描述會使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員明白本發(fā)明的若干形式可如何在實(shí)踐中體現(xiàn)。在附圖中：圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的至少一些實(shí)施方案的一些示例性板；圖2示出了生物復(fù)合材料板的各向異性特性，如通過具有相同組成但具有以0°(平行)或90°(垂直)與植入物樣品(n＝4)的縱向軸線對齊的大多數(shù)層的樣品的機(jī)械特性的巨大差異所證明的；圖3A和圖3B示出了樣品的代表性實(shí)例。圖3A示出了具有纖維取向垂直于植入物縱向軸線的大多數(shù)層的樣品。圖3B示出了具有纖維取向平行于植入物縱向軸線的大多數(shù)層的樣品；圖4顯示生物復(fù)合材料板的各向異性特性直接受纖維取向影響，如通過具有相同組成但具有非對齊層(無定形的)或具有以0°(平行)或90°(垂直)與植入物樣品(n＝4)的縱向軸線對齊的層的樣品的機(jī)械特性的巨大差異所證明的；圖5A-圖5C示出了代表性樣品實(shí)例。圖5A示出了無定形纖維取向樣品；圖5B示出了具有纖維取向垂直于植入物縱向軸線的大多數(shù)層的樣品。圖5C示出了具有纖維取向平行于植入物縱向軸線的大多數(shù)層的樣品；圖6示出了示例性生物復(fù)合材料樣品暴露于強(qiáng)制降解后的彈性模量；圖7示出了示例性生物復(fù)合材料樣品暴露于強(qiáng)制降解后的撓曲強(qiáng)度；圖8A和圖8B是5cm長、2mmOD、1mmID的代表性中空銷針植入物的照片。圖8A是銷針沿其長度的圖片；圖8B是銷針的橫截面的圖片；圖9A和圖9B是5cm長、2mmOD的代表性銷針的照片。圖9A是銷針沿其長度的圖片；圖9B是銷針的橫截面的圖片。圖10示出了由于在強(qiáng)制降解的條件下孵育而引起的機(jī)械特性的減少；并且圖11A和圖11B示出了圖形有限元模擬。圖11A示出了具有由如圖11B所示的5個層制成的壁厚的中空圓柱銷針植入物上的力分布。一些實(shí)施方案的詳述根據(jù)本發(fā)明的至少一些實(shí)施方案的醫(yī)療植入物適用于承重性矯形植入物應(yīng)用，并且包含一種或多種可生物吸收材料，其中持續(xù)的機(jī)械強(qiáng)度和剛度對于適當(dāng)?shù)闹踩胛锕δ芏允顷P(guān)鍵的。根據(jù)本發(fā)明的至少一些實(shí)施方案，提供了由增強(qiáng)的可生物吸收復(fù)合材料制成的矯形植入物，諸如用于骨固定的那些矯形植入物。具體地，根據(jù)至少一些實(shí)施方案的植入物并入了可僅使用增強(qiáng)的可生物吸收復(fù)合材料來實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)、特征或特性或特別有利于由這些類型的材料構(gòu)成的植入物的特點(diǎn)、特征或特性或者任選地兩者在單一植入物中的組合。不希望受限于封閉的列表，材料特定的設(shè)計(jì)益處任選地通過由此材料制造的植入物的以下獨(dú)特特點(diǎn)中的一個或多個提供：1.可吸收結(jié)構(gòu)植入物，其中強(qiáng)度和剛度特性是各向異性的。這些植入物的抗彎曲性和其他機(jī)械特性極大地取決于部件的具體設(shè)計(jì)和增強(qiáng)纖維在部件內(nèi)的對齊的具體設(shè)計(jì)。因此，可有效地設(shè)計(jì)此類植入物，以使得它們在必要的軸線(例如，撓曲剛度)方面提供足夠的支撐，而不包含將在其余軸線(例如，拉伸剛度)方面提供等效支撐的過量材料。2.用于可吸收植入物的低輪廓/微創(chuàng)/材料有效設(shè)計(jì)，其利用增強(qiáng)的可吸收復(fù)合材料的強(qiáng)度和剛度特點(diǎn)，以產(chǎn)生以最小輪廓實(shí)現(xiàn)骨固定的植入物?！白钚≥喞笔侵概c不是由此類復(fù)合材料制成的等效的當(dāng)前可用植入物相比，植入物的尺寸在至少一個維度中減小。3.承重性可吸收骨植入物，其不同于未接近皮質(zhì)骨的剛度的先前的可吸收植入物。4.小功能特征，諸如錨定件、脊、齒等，其需要增強(qiáng)以便足夠堅(jiān)固地起作用。先前的可吸收材料可能已經(jīng)不具有用于此類特征的足夠強(qiáng)度。5.根據(jù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料特定制造技術(shù)(諸如壓縮成型、拉擠成型等)生產(chǎn)的能力。6.與可由使用高模量(諸如金屬)植入物所引起的應(yīng)力梯級或應(yīng)力屏蔽的創(chuàng)傷相比，對包括軟組織和骨組織的周圍組織的損傷減少。因此，根據(jù)至少一些實(shí)施方案，本發(fā)明提供了出于承重目的而適用作結(jié)構(gòu)固定的醫(yī)療植入物，從而展現(xiàn)出持續(xù)的機(jī)械特性。根據(jù)至少一些實(shí)施方案，本發(fā)明還包括可生物降解的復(fù)合材料，其中現(xiàn)有技術(shù)材料的缺點(diǎn)可被最小化或甚至消除，即復(fù)合材料在體內(nèi)保持其強(qiáng)度和模量持續(xù)足以用于例如骨愈合的一段時間。如在此所用的機(jī)械強(qiáng)度包括但不限于彎曲強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度以及拉伸強(qiáng)度。在至少一些實(shí)施方案中，目前要求保護(hù)的發(fā)明涉及包含生物相容性聚合物和多種增強(qiáng)纖維的生物復(fù)合材料，其中所述增強(qiáng)纖維以平行取向定向。生物復(fù)合材料具有一種或多種機(jī)械特性，其特征在于與具有以非平行取向定向的增強(qiáng)纖維的這種材料相比有所增加的范圍或程度。任選地，這種非平行取向?yàn)榇怪被驘o定形(非定向)取向、彈性模量、拉伸模量、壓縮模量、剪切模量、彎矩、慣性矩、彎曲強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和/或拉伸強(qiáng)度。增加的范圍或程度可任選地為至少兩倍大、至少五倍大、至少十倍大、至少二十倍大、至少五十倍大或至少一百倍大或之間的任何整數(shù)值。任選地，機(jī)械特性可包括撓曲強(qiáng)度、彈性模量和最大負(fù)荷中的任何一個、它們中的任一對或它們中的所有。任選地，密度和/或體積不變或者在5％內(nèi)、在10％內(nèi)、在15％內(nèi)、在20％內(nèi)、之間的任何整數(shù)值或高達(dá)50％的任何整數(shù)值內(nèi)類似。任選地，本文所述的生物復(fù)合材料植入物是可膨脹的，具有至少0.5％的可膨脹性、至少1％、2％的可膨脹性和小于20％的可膨脹性，優(yōu)選地小于10％或之間的任何整數(shù)值。任選地，在一個機(jī)械軸線中的可膨脹性大于在第二機(jī)械軸線中的可膨脹性。優(yōu)選地，軸線之間的膨脹百分比(％)的差異為至少10％、至少25％、至少50％或至少100％或之間的任何整數(shù)值。在暴露于生物條件下1小時、12小時、24小時、48小時、五天、一周、一個月、兩個月或六個月或之間的任何時間值之后，生物復(fù)合材料植入物優(yōu)選地保留撓曲強(qiáng)度、模量和/或最大負(fù)荷和/或體積的至少10％、至少20％、至少50％、至少60％、至少75％、至少85％或高達(dá)100％或之間的任何整數(shù)值?！吧飾l件”是指溫度處于30C-40C之間，但優(yōu)選地處于37C下。任選地，在“模擬體液”條件下，流體條件也可復(fù)制身體內(nèi)的那些流體條件。植入物或植入物片段的撓曲強(qiáng)度優(yōu)選地為至少200MPA、至少400mPa、至少600mPA、至少1000mPA或之間的任何整數(shù)值。相關(guān)的植入物可包括骨固定板、髓內(nèi)釘、關(guān)節(jié)(髖、膝、肘)植入物、脊柱植入物和用于諸如骨折固定、肌腱重附著、脊柱固定和脊保持架的此類應(yīng)用的其他裝置。根據(jù)至少一些實(shí)施方案，提供了用于骨或軟組織固定的醫(yī)療植入物，其包含可生物降解的復(fù)合材料，其中所述復(fù)合材料任選地且優(yōu)選地具有以下特性：(i)其中可生物降解的復(fù)合材料包括一種或多種可生物降解的聚合物和可再吸收的增強(qiáng)纖維；并且(ii)其中構(gòu)成所述醫(yī)療植入物的一個或多個片段具有在6GPa至30GPa范圍內(nèi)的最大撓曲模量和在100MPa至1000MPa范圍內(nèi)的撓曲強(qiáng)度；并且(iii)其中所述復(fù)合材料的平均密度為1.1-3.0g/cm3范圍內(nèi)。優(yōu)選地，復(fù)合材料的平均密度為1.2-2.0g/cm3的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，復(fù)合材料的平均密度為1.3-1.6g/cm3的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，彎曲模量為10GPa至28GPa的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選地為15至25GPa的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，撓曲強(qiáng)度為200-800MPa的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地為400-800MPa。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，在暴露于50℃的模擬體液(SBF)3天之后保留至少50％的彈性模量。更優(yōu)選地保留至少70％，并且甚至更優(yōu)選地保留至少80％。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，在暴露于50℃的模擬體液(SBF)3天之后保留至少20％的強(qiáng)度。更優(yōu)選地保留至少30％，并且甚至更優(yōu)選地保留至少40％。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，在暴露于37℃的模擬體液(SBF)3天之后保留至少50％的彈性模量。更優(yōu)選地為至少70％，并且甚至更優(yōu)選地為至少85％。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，在暴露于37℃的模擬體液(SBF)3天之后保留至少30％的強(qiáng)度。更優(yōu)選地為至少45％，并且甚至更優(yōu)選地為至少60％。具體地，關(guān)于含有一個或多個可能是各向異性的片段的本文描述的醫(yī)療植入物，這種各向異性反映了與先前在醫(yī)療植入物以及特別是矯形植入物中接受的各向異性的顯著偏差，因?yàn)楦飨虍愋越Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生在一個或多個軸線中存在機(jī)械特性的植入物，所述機(jī)械特性小于可由構(gòu)成植入物的材料實(shí)現(xiàn)的最佳機(jī)械特性。相比之下，傳統(tǒng)植入物依賴于構(gòu)成它們的材料的均勻機(jī)械特性，因?yàn)檫@不需要在任何軸線中折衷。各向異性方法僅能在生物機(jī)械分析之后應(yīng)用，以確定在某些軸線中與其他軸線相比需要更大的植入物機(jī)械特性。例如，植入物可能經(jīng)受非常高的彎曲力，但僅經(jīng)受額定張力，并且因此需要對彎曲力更多地強(qiáng)調(diào)。醫(yī)療植入物中的其他相關(guān)軸線的力可包括拉力、壓縮力、彎曲力、扭轉(zhuǎn)力、剪切力、拉拔(從骨中)力等。存在影響植入物的機(jī)械特性的幾個因素。如上所述，材料組成單獨(dú)產(chǎn)生大體上均勻的或各向同性的結(jié)構(gòu)。不希望受限于封閉的列表或單一假設(shè)，在纖維增強(qiáng)的生物復(fù)合材料醫(yī)療植入物內(nèi)，各向異性結(jié)構(gòu)可由以下特點(diǎn)中的一個或多個引起：1.增強(qiáng)纖維與生物聚合物的重量比。優(yōu)選地，此比例為1:1至3:1的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選地為1.5:1至2.5:1的范圍內(nèi)。2.醫(yī)療植入物的密度(此特點(diǎn)也在一定程度上由增強(qiáng)纖維與聚合物的比率確定)3.增強(qiáng)纖維的直徑。平均纖維直徑優(yōu)選地在5與50μm之間。更優(yōu)選在10-30μm之間。4.纖維長度(連續(xù)纖維、長纖維、短纖維)。優(yōu)選地，具有連續(xù)纖維增強(qiáng)，所述連續(xù)纖維增強(qiáng)具有穿過整個植入物的纖維。5.纖維或纖維層的對齊。優(yōu)選地，在植入物的每個片段中，大多數(shù)纖維或纖維層與將暴露于最高彎曲力的軸線對齊或部分對齊。如果部分對齊，則優(yōu)選地處于軸線的45°角內(nèi)。6.在任何給定方向中對齊的纖維或纖維層的數(shù)目。優(yōu)選地，纖維層的厚度為0.1至1mm，并且更優(yōu)選為0.15至0.25mm。7.纖維層的順序。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，醫(yī)療植入物為銷針、螺釘或引線。優(yōu)選地，具有2mm外直徑的銷針或引線將具有大于200N的剪切負(fù)荷承載能力。更優(yōu)選地，2mm銷針的剪切負(fù)荷承載能力將超過400N，并且最優(yōu)選地將超過600N?？缮镂盏木酆衔镌诒景l(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，可生物降解的復(fù)合材料包括可生物吸收的聚合物。本文所述的醫(yī)療植入物可由任何可生物降解的聚合物制成?？缮锝到獾木酆衔锟蔀榫畚锘蚬簿畚?，包括無規(guī)共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物?？缮锝到獾木酆衔锟蔀榫€性聚合物、支化聚合物或樹枝狀聚合物?？缮锝到獾木酆衔锟删哂刑烊换蚝铣蓙碓?。合適的可生物降解的聚合物的實(shí)例包括但不限于諸如由以下制成的那些聚合物的聚合物：丙交酯、乙交酯、己內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、碳酸酯(例如，三亞甲基碳酸酯、四亞甲基碳酸酯等)、二氧雜環(huán)己酮(例如，1,4-二氧雜環(huán)己酮)、δ-戊內(nèi)酯、l,二氧雜環(huán)庚酮(l,dioxepanone))例如l,4-二氧雜環(huán)庚-2-酮和l,5-二氧雜環(huán)庚-2-酮)、乙二醇、環(huán)氧乙烷、酯酰胺、γ-羥基戊酸酯(γ-ydroxyvalerate)、(β-羥基丙酸酯、α-羥基酸、羥基丁酸酯(hydroxybuterate)、聚(原酸酯)、羥基鏈烷酸酯、酪氨酸碳酸酯、聚酰亞胺碳酸酯、聚亞氨基碳酸酯諸如聚(雙酚A-亞氨基碳酸酯)和聚(氫醌-亞氨基碳酸酯、(聚氨酯、聚酸酐、聚合物藥物(例如聚二氟尼柳(polydiflunisol)、聚阿司匹林和蛋白質(zhì)治療劑(及其共聚物和組合。合適的天然可生物降解的聚合物包括由以下制成的那些聚合物：膠原、甲殼質(zhì)、殼聚糖、纖維素、聚(氨基酸)、多糖、透明質(zhì)酸、gut、其共聚物和衍生物以及組合。根據(jù)本發(fā)明，可生物降解的聚合物可為共聚物或三聚物，例如：聚丙交酯(PLA)、聚-L-丙交酯(PLLA)、聚-DL-丙交酯(PDLLA)；聚乙交酯(PGA)；乙交酯的共聚物、乙交酯/三亞甲基碳酸酯共聚物(PGA/TMC)；PLA的其他共聚物，諸如丙交酯/四甲基乙交酯共聚物、丙交酯/三亞甲基碳酸酯共聚物、丙交酯/d-戊內(nèi)酯共聚物、丙交酯/ε-己內(nèi)酯共聚物、L-丙交酯/DL-丙交酯共聚物、乙交酯/L-丙交酯共聚物(PGA/PLLA)、聚丙交酯-共-乙交酯；PLA的三聚物，諸如丙交酯/乙交酯/三亞甲基碳酸酯三聚物、丙交酯/乙交酯/ε-己內(nèi)酯三聚物、PLA/聚環(huán)氧乙烷共聚物；聚縮酚肽；非對稱-3,6-取代的聚-1,4-二氧六環(huán)-2,5-二酮；聚羥基鏈烷酸酯；諸如聚羥基丁酸酯(PHB)；PHB/b-羥基戊酸酯共聚物(PHB/PHV)；聚-b-羥基丙酸酯(PHPA)；聚-對-二氧環(huán)己酮(PDS)；聚-d-戊內(nèi)酯-聚-ε-己內(nèi)酯(capralactone)、聚(ε-己內(nèi)酯-DL-丙交酯)共聚物；甲基丙烯酸甲酯-N-乙烯基吡咯烷酮共聚物；聚酯酰胺；草酸的聚酯；聚二氫吡喃；聚烷基-2-氰基丙烯酸酯；聚氨酯(PU)；聚乙烯醇(PVA)；多肽；聚-b-蘋果酸(PMLA)：聚-b-鏈烷酸(alkanbicacid)；聚碳酸酯；聚原酸酯；聚磷酸酯；聚(酯酸酐)；及其混合物；以及天然聚合物，諸如糖；淀粉、纖維素和纖維素衍生物、多糖、膠原、殼聚糖、纖維蛋白、透明質(zhì)酸、多肽以及蛋白質(zhì)。還可使用任何上述聚合物的混合物及其各種形式?？缮锝到獾膹?fù)合材料優(yōu)選地在聚合物基體中體現(xiàn)，所述聚合物基體可任選地包含任何以上聚合物。任選地且優(yōu)選地，它可包含選自由以下組成的組的聚合物：可生物吸收聚酯、PLLA(聚-L-丙交酯)、PDLLA(聚-DL-丙交酯)、PLDLA、PGA(聚乙醇酸)、PLGA(聚丙交酯-乙醇酸)、PCL(聚己內(nèi)酯)、PLLA-PCL及其組合。如果使用PLLA，則基體優(yōu)選地包含至少30％PLLA，更優(yōu)選地為50％，并且最優(yōu)選地為至少70％PLLA。如果使用PDLA，則基體優(yōu)選地包含至少5％PDLA，更優(yōu)選地為至少10％，最優(yōu)選地為至少20％PDLA。任選地，聚合物基體(獨(dú)立于增強(qiáng)纖維)的特性粘度(IV)為0.2-6dl/g的范圍內(nèi)，優(yōu)選地為1.0至3.0dl/g，更優(yōu)選地為1.5至2.4dl/g的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選地為1.6至2.0dl/g的范圍內(nèi)。特性粘度(IV)為用于測量分子大小的粘度測定法。IV基于聚合物溶液通過窄毛細(xì)管的流動時間相對于純?nèi)軇┩ㄟ^毛細(xì)管的流動時間。增強(qiáng)的生物復(fù)合材料根據(jù)本發(fā)明的至少一些實(shí)施方案，醫(yī)療植入物包含增強(qiáng)的生物復(fù)合材料(即，包括前述聚合物并且還并入通常為纖維形式的增強(qiáng)填料以增加聚合物的機(jī)械強(qiáng)度的可生物吸收復(fù)合材料)。為了避免疑義，術(shù)語“填料”和“纖維”可互換使用以描述增強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個更優(yōu)選的實(shí)施方案中，增強(qiáng)的可生物吸收聚合物為由任何上述可生物吸收聚合物和優(yōu)選地為纖維形式的增強(qiáng)填料構(gòu)成的增強(qiáng)的聚合物組合物。增強(qiáng)填料可由有機(jī)或無機(jī)(即，天然或合成)材料構(gòu)成。增強(qiáng)填料可為可生物降解的玻璃或玻璃狀材料、陶瓷、礦物組合物(任選地包括羥基磷灰石、磷酸三鈣、硫酸鈣、磷酸鈣中的一種或多種)、纖維素材料、納米金剛石或本領(lǐng)域中已知增加可生物吸收聚合物的機(jī)械特性的任何其他填料。填料還可任選地為可生物吸收聚合物本身的纖維。優(yōu)選地，增強(qiáng)纖維由可生物吸收的玻璃、陶瓷或礦物組合物構(gòu)成。優(yōu)選地，增強(qiáng)纖維由基于二氧化硅的無機(jī)化合物構(gòu)成，以使得增強(qiáng)纖維包括可生物再吸收的玻璃纖維，其也可稱為生物玻璃纖維復(fù)合材料。根據(jù)至少一些實(shí)施方案，可生物再吸收玻璃纖維可任選地具有以下摩爾％范圍(作為相對于玻璃纖維組成的百分比)內(nèi)的氧化物組成：Na2O：11.0摩爾％-19.0摩爾％CaO：9.0摩爾％-14.0摩爾％MgO：1.5摩爾％-8.0摩爾％B2O3：0.5摩爾％-3.0摩爾％Al2O3：0摩爾％-0.8摩爾％P2O3：0.1摩爾％-0.8摩爾％SO2：67摩爾％-73摩爾％但是優(yōu)選地在以下摩爾％范圍內(nèi)：Na2O：12.0摩爾％-13.0摩爾％CaO：9.0摩爾％-10.0摩爾％MgO：7.0摩爾％-8.0摩爾％B2O3：1.4摩爾％-2.0摩爾％P2O3：0.5摩爾％-0.8摩爾％SiO2：68摩爾％-70摩爾％另外的任選可生物再吸收玻璃組合物在以下專利申請中有所描述，所述專利申請就如同在本文中完全列出一樣以引用的方式特此并入：Biocompatiblecompositeanditsuse(W02010122098)；以及Resorbableandbiocompatiblefibreglasscompositionsandtheiruses(W02010122019)。增強(qiáng)纖維的拉伸強(qiáng)度優(yōu)選地為1200-2800MPa的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地為1600-2400MPa的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選為1800-2200MPa的范圍內(nèi)。增強(qiáng)纖維的彈性模量優(yōu)選地為30-100GPa的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地為50-80GPa的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選地為60-70GPa的范圍內(nèi)。增強(qiáng)填料優(yōu)選地以纖維形式并入生物復(fù)合材料的可生物吸收聚合物基體中。優(yōu)選地，此類纖維為連續(xù)纖維。優(yōu)選地，連續(xù)纖維在植入物內(nèi)對齊，以使得纖維的末端不在植入物的表面處打開。優(yōu)選地，纖維均勻地分布在植入物內(nèi)。特別是在可生物吸收纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中，實(shí)現(xiàn)許多醫(yī)療植入物應(yīng)用所需要的高強(qiáng)度和剛度可能需要使用連續(xù)纖維增強(qiáng)，而不是短纖維增強(qiáng)或長纖維增強(qiáng)。這產(chǎn)生了與先前和由包含短纖維或長纖維增強(qiáng)聚合物的聚合物或復(fù)合材料生產(chǎn)的醫(yī)療植入物一起使用的植入物結(jié)構(gòu)、架構(gòu)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)的顯著差異。這些植入物最常使用注射成型生產(chǎn)技術(shù)來生產(chǎn)，或者偶爾使用3-D打印生產(chǎn)技術(shù)來生產(chǎn)。這些植入物的生產(chǎn)通常涉及材料在整個植入物中的均勻性，并且然后完成的植入物由主要的各向同性材料構(gòu)成。然而，在連續(xù)的纖維增強(qiáng)的情況下，纖維必須小心地對齊，以使得每個纖維或纖維束沿著復(fù)合材料內(nèi)的路徑，這樣使得它們將沿著植入物內(nèi)的特定軸線提供增強(qiáng)，以在最需要抗應(yīng)力性時提供抗應(yīng)力性。在至少一些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了來自連續(xù)纖維增強(qiáng)的可生物吸收復(fù)合材料的植入物組成，所述植入物組成是由先前可生物吸收植入物向前的重要一步，因?yàn)樗鼈兛蓪?shí)現(xiàn)可持續(xù)的高承重強(qiáng)度和剛度。此外，本發(fā)明的許多實(shí)施方案另外使用具有小體積的有效植入物來促進(jìn)這些高強(qiáng)度水平，因?yàn)橹踩胛锏母飨虍愋孕再|(zhì)可允許植入物在需要那些特性的軸線上實(shí)現(xiàn)高機(jī)械特性(例如，在抗彎曲性方面)，而不需要在所有其他軸線上均勻地提供高機(jī)械特性所需的另外體積。根據(jù)至少一些實(shí)施方案，提供了一種包括多個復(fù)合層的醫(yī)療植入物，所述層包含可生物降解的聚合物和多個單向?qū)R的連續(xù)增強(qiáng)纖維。任選地且優(yōu)選地，可生物降解的聚合物在可生物降解的復(fù)合材料中體現(xiàn)。還任選地且優(yōu)選地，纖維嵌入在包含一種或多種可生物吸收聚合物的聚合物基體中。根據(jù)至少一些實(shí)施方案，復(fù)合層各自由一個或多個復(fù)合帶構(gòu)成，所述帶包含可生物降解的聚合物和多個單向?qū)R的連續(xù)增強(qiáng)纖維。任選地且優(yōu)選地，可生物降解的聚合物在可生物降解的復(fù)合材料中體現(xiàn)。還任選地且優(yōu)選地，纖維嵌入在包含一種或多種可生物吸收聚合物的聚合物基體中。優(yōu)選地，復(fù)合帶層包含用聚合物預(yù)浸漬的增強(qiáng)纖維。優(yōu)選地，每個復(fù)合層的厚度為0.05mm-0.5mm，更優(yōu)選地為0.15-0.35mm，并且最優(yōu)選地為0.1-0.25mm。優(yōu)選地，每個復(fù)合帶的寬度為2-30mm，更優(yōu)選地，帶的寬度為4-16mm，并且最優(yōu)選地，寬度為6-12mm。優(yōu)選地，相對于整個復(fù)合帶材料，復(fù)合帶內(nèi)的增強(qiáng)纖維含量為20％-70％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地為30％-60％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地為40％-50％的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選為45％-50％。任選地且優(yōu)選地，植入物內(nèi)的纖維增強(qiáng)的可生物降解復(fù)合材料具有超過10GPa的撓曲模量和超過100MPa的撓曲強(qiáng)度。任選地，植入物內(nèi)的纖維增強(qiáng)的可生物降解復(fù)合材料的撓曲強(qiáng)度為200-1000MPa的范圍內(nèi)，優(yōu)選地為300-800MPa，更優(yōu)選地為400-800MPa的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選地為500-800MPa的范圍內(nèi)任選地，植入物內(nèi)的纖維增強(qiáng)的可生物降解復(fù)合材料的彈性模量為10-30GPa的范圍內(nèi)，優(yōu)選地為12-28GPa，更優(yōu)選地為16-28GPa的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選地為20-26GPa的范圍內(nèi)。任選地，纖維可與縱向軸線成一定角度(即，在對角線上)對齊，以使得纖維的長度可大于植入物長度的100％。任選地且優(yōu)選地，大多數(shù)增強(qiáng)纖維相對于縱向軸線成小于90°，可選地小于60°，或任選地小于45°的角度對齊。優(yōu)選地，植入物優(yōu)選地包括2-20個之間的復(fù)合帶層，更優(yōu)選地為2-10個之間的層，并且最優(yōu)選地為2-6個之間的層；其中每個層可在不同方向上對齊，或者一些層可在與其他層相同的方向上對齊。優(yōu)選地，在至少一些層中的纖維之間的最大角度大于每個層中的纖維與縱向軸線之間的角度。例如，一個增強(qiáng)纖維層可與縱向軸線對齊并且成右對角線，而另一層可與縱向軸線成左對角線對齊。任選地且優(yōu)選地，復(fù)合組合物另外包含增容劑，例如其為如WO2010122098中所述的這種試劑，所述專利就如同完全列出在本文中一樣以引用的方式特此并入。增強(qiáng)纖維直徑優(yōu)選地為2-40um的范圍內(nèi)，優(yōu)選地為8-20um，最優(yōu)選地為12-18um(微米)。優(yōu)選地，植入物僅包含一種增強(qiáng)纖維的組合物。優(yōu)選地，纖維不在植入物的表面處打開。先前已經(jīng)記載了增強(qiáng)的聚合物組合物的許多實(shí)例。例如：Abiocompatibleandresorbablemeltderivedglasscompositionwhereglassfiberscanbeembeddedinacontinuouspolymermatrix(EP2243749A1)、Biodegradablecompositecomprisingabiodegradablepolymerand20-70vol％glassfibers(WO2010128039A1)、Resorbableandbiocompatiblefiberglassthatcanbeembeddedinpolymermatrix(US2012/0040002A1)、Biocompatiblecompositeanditsuse(US2012/0040015A1)、Absorbablepolymercontainingpoly[succinimide]asafiller(EP0671177B1)。在本發(fā)明的一個更優(yōu)選的實(shí)施方案中，增強(qiáng)填料與可生物吸收聚合物共價結(jié)合，以使得增強(qiáng)效果維持一段延長的時段。這種方法已經(jīng)在US2012/0040002Al和EP2243500B1中有所描述，所述專利就如同完全列出在本文中一樣以引用的方式特此并入，所述專利討論了包含生物相容性玻璃、生物相容性基體聚合物和能夠形成共價鍵的偶聯(lián)劑的復(fù)合材料。植入物的制造任何上述可生物吸收聚合物或增強(qiáng)的可生物吸收聚合物可制造成用于與本發(fā)明一起使用的任何期望的物理形式。聚合物基材可例如通過壓縮成型、澆鑄、注射成型、拉擠成型、擠出成型、纏繞成型、復(fù)合流動成型(CFM)、機(jī)械加工或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他制造技術(shù)來制造。聚合物可制成任何形狀，諸如板、螺釘、釘子、纖維、薄片、桿、縫釘、夾子、針、管、泡沫或適用于醫(yī)療裝置的任何其他構(gòu)造。承重性機(jī)械強(qiáng)度本發(fā)明特別涉及可用于醫(yī)療應(yīng)用中的可生物吸收復(fù)合材料，所述醫(yī)療應(yīng)用需要與骨的剛度相比的高強(qiáng)度和剛度。這些醫(yī)療應(yīng)用需要醫(yī)療植入物承受由身體施加的或向身體施加的全部負(fù)荷或部分負(fù)荷，并且因此可通常稱為“承重性”應(yīng)用。這些醫(yī)療應(yīng)用包括骨固定、骨折固定、腱再附著、關(guān)節(jié)置換、脊柱固定、以及脊保持架。從用于承重性醫(yī)療植入物的可生物吸收復(fù)合材料(諸如增強(qiáng)的可生物吸收聚合物)中優(yōu)選的撓曲強(qiáng)度為至少200MPa，優(yōu)選地高于400MPa，更優(yōu)選地高于600MPa，并且甚至更優(yōu)選地高于800MPa。用于與本發(fā)明一起使用的可生物吸收復(fù)合材料的彈性模量(或楊氏模量)優(yōu)選地為至少10GPa，更優(yōu)選地高于15GPa，并且甚至更優(yōu)選地高于20GPa但不超過100GPa，并且優(yōu)選地不超過60GPa。持續(xù)的機(jī)械強(qiáng)度需要本發(fā)明的可生物吸收的承重性醫(yī)療植入物維持其機(jī)械特性(高強(qiáng)度和剛度)持續(xù)一段延長的時段以允許足夠的骨愈合。強(qiáng)度和剛度優(yōu)選地維持高于皮質(zhì)骨的強(qiáng)度和剛度，分別為約150-250MPa和15-25GPa，在體內(nèi)(即在生理環(huán)境中)持續(xù)至少3個月的時期，優(yōu)選地為至少6個月，并且甚至更優(yōu)選地持續(xù)至少9個月。更優(yōu)選地，撓曲強(qiáng)度保持高于400MPa，并且甚至更優(yōu)選地保持高于600MPa。本發(fā)明克服了先前方法的局限性，并且提供了由可生物降解的組合物構(gòu)成的醫(yī)療植入物，所述醫(yī)療植入物保持其高機(jī)械強(qiáng)度和剛度持續(xù)足以完全支撐骨再生和康復(fù)的一個延長的時段。如本文所用的“可生物降解的”是包括由于在分散于體內(nèi)的情況下降解而分解的材料(例如聚合物)的一般化術(shù)語。在體內(nèi)可生物降解材料的質(zhì)量的減少可能是由宿主組織內(nèi)的物理化學(xué)條件(例如，濕度、pH值)催化的被動過程的結(jié)果。在可生物降解的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，在體內(nèi)可生物降解材料的質(zhì)量的減少還可由于降解副產(chǎn)物的簡單過濾或者在材料的代謝(“生物再吸收”或“生物吸收”)之后通過天然途徑來消除。在任一情況下，質(zhì)量的減少可導(dǎo)致初始異物的部分或完全消除。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述可生物降解的復(fù)合材料包括由于在水性環(huán)境中的大分子降解而經(jīng)歷鏈斷裂的可生物降解的聚合物。如果聚合物能夠分解成可代謝或從身體中消除而沒有危害的小無毒片段，則所述聚合物為如本文所述的“可吸收的”。通常，可吸收聚合物在暴露于身體組織時膨脹、水解并降解，從而導(dǎo)致顯著的重量損失。在一些情況下，可酶促地催化水解反應(yīng)。完全的生物吸收(即，完全的重量損失)可能需要一些時間，盡管優(yōu)選地，完全的生物吸收在24個月內(nèi)發(fā)生，最優(yōu)選地在12個月內(nèi)發(fā)生。術(shù)語“聚合物降解”意指相應(yīng)聚合物的分子量的減少。相對于優(yōu)選在本發(fā)明范圍內(nèi)使用的聚合物，所述降解由于酯鍵的裂解而由游離水誘導(dǎo)。如例如在如實(shí)施例所述的生物材料中使用的聚合物的降解遵循本體溶蝕的原理。因此，分子量的連續(xù)減少先于高度顯著的質(zhì)量損失。此類質(zhì)量損失歸因于降解產(chǎn)物的溶解度。用于測定水誘導(dǎo)的聚合物降解的方法為本領(lǐng)域熟知的，諸如降解產(chǎn)物的滴定、粘度測定法，差示掃描量熱法(DSC)。本體降解是指以下降解過程：存在流體通過正在降解的材料(諸如，植入物的主體)的至少一些灌注，從而潛在地降解植入物材料的本體(與單獨(dú)的外表面相反)。這個過程具有許多效果。不希望限于封閉的列表，此類本體降解意味著簡單地使植入物更大或更厚可能不會引起殘留強(qiáng)度提高。表面降解是指其中外表面經(jīng)歷降解的降解過程。然而，如果幾乎不存在或不存在流體通過正在降解的材料的灌注，那么預(yù)期植入物非表面的部分相對于其中發(fā)生或更廣泛地發(fā)生所述灌注的植入物具有提高的殘留強(qiáng)度。臨床應(yīng)用本文討論的醫(yī)療植入物通常用于骨折復(fù)位和固定以恢復(fù)解剖關(guān)系。所述固定任選地且優(yōu)選地包括以下中的一種或多種，并且更優(yōu)選地包括以下中的所有：穩(wěn)定固定、保留血液到骨和周圍軟組織的供給以及部件和患者的早期主動松動。存在若干示例性、說明性、非限制性類型的骨固定植入物，對此，根據(jù)本發(fā)明的至少一些實(shí)施方案描述的材料和概念可以是相關(guān)的，所述植入物如下：螺釘螺釘用于內(nèi)部骨固定，并且存在基于骨折的類型和將使用螺釘?shù)姆绞降牟煌O(shè)計(jì)。螺釘具有用于不同尺寸的骨的不同尺寸。螺釘可單獨(dú)用于保持骨折，也可與板、桿或釘子一起使用。在骨愈合后，螺釘可留在適當(dāng)位置或移除。螺釘具有螺紋，盡管螺紋可能是完整的或部分的。螺釘可包括壓縮螺釘、鎖緊螺釘和/或空心螺釘。對于較小的骨固定而言，螺釘外直徑可小至0.5或1.0mm，但是通常小于3.0mm。較大的骨皮質(zhì)螺釘可高達(dá)5.0mm，并且松質(zhì)骨螺釘甚至可達(dá)到7-8mm。一些螺釘為自動攻絲，并且其他螺釘在螺釘插入之前需要鉆孔。對于空心螺釘，位于中間的中空部分通常大于1mm直徑，以便容納導(dǎo)絲。引線/銷針引線通常用于將骨頭釘在一起。它們通常用于將太小而不能用螺釘固定的骨塊保持在一起。它們可與其他形式的內(nèi)固定聯(lián)合使用，但是它們可單獨(dú)用于治療小型骨(諸如在手或腳中發(fā)現(xiàn)的那些骨)的骨折。引線或銷針可在一側(cè)或兩側(cè)上具有用于插入或鉆入骨中的尖點(diǎn)?！癒-引線”為通常由不銹鋼、鈦或鎳鈦諾制成并且具有0.5-2.0mm直徑和2-25cm長度范圍內(nèi)的尺寸的特定類型的引線?！癝teinman銷針”通常為2.0-5.0mm直徑和2-25cm長度的范圍內(nèi)。盡管如此，用于骨固定的術(shù)語銷針和引線在本文中可互換使用。錨定件錨定件以及特別是縫合錨定件為用于將肌腱和韌帶固定到骨的固定裝置。它們由插入骨中的錨定機(jī)構(gòu)和縫合線穿過的錨定件中的一個或多個孔眼、孔或環(huán)構(gòu)成。這將錨定件連接到縫合線。插入骨中的錨定件可為螺釘機(jī)構(gòu)或干涉機(jī)構(gòu)。錨定件通常為1.0-6.5mm直徑的范圍內(nèi)纜線、扎帶、引線扎帶纜線、扎帶或引線扎帶(引線扎帶的一個實(shí)例為SynthesZipFixTM)可用于通過環(huán)扎術(shù)或使骨結(jié)合在一起來進(jìn)行固定。此類植入物可任選地將由于骨損傷或植入物軸在骨內(nèi)的存在而不能使用穿透螺釘或引線/銷針來固定的骨保持在一起。通常，此類纜線或扎帶植入物的直徑任選地為1.0mm-2.0mm的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選地為1.25-1.75mm的范圍內(nèi)。引線扎帶寬度可任選地為1-10mm的范圍內(nèi)。釘子或桿在長骨的一些骨折中，將骨塊保持在一起的最佳醫(yī)療實(shí)踐是通過將桿或釘子插入穿過通常含有一些骨髓的骨的中空中心。在桿的每一端處的螺釘用于保持骨折以免于縮短或旋轉(zhuǎn)，并且還將桿保持在適當(dāng)位置，直至骨折已經(jīng)愈合為止。在愈合完成后，桿和螺釘可留在骨中。用于骨固定的釘子或桿的長度通常為20-50cm，并且直徑通常為5-20mm(優(yōu)選地為9-16mm)。位于釘子或桿的中間的中空部分通常大于1mm直徑，以便容納導(dǎo)絲。骨固定植入物的其他非限制性、說明性實(shí)例可任選地包括板、板和螺釘系統(tǒng)以及外固定器。任何上述骨固定植入物可任選地用于固定各種骨折類型，所述各種骨折類型包括但不限于粉碎性骨折、節(jié)段性骨折、非愈合性骨折、具有骨損失的骨折、近端和遠(yuǎn)端骨折、骨干骨折、截骨部位等?？箯澢詫τ糜诠枪潭ǖ囊€或銷針的主要機(jī)械挑戰(zhàn)是在彎曲/撓曲應(yīng)力下提供機(jī)械支撐(即，抗彎曲性)，以防止應(yīng)力在骨折中的骨表面之間形成可能阻止良好的骨愈合的間隙。對于可吸收的骨固定植入物，期望植入物提供抗彎曲性，以使得當(dāng)暴露于彎曲應(yīng)力時植入物偏移的量類似或小于其固定的骨。還期望植入物提供具有最小輪廓(即，最小量的材料)的這種抗彎曲性，以便隨時間推移使降解產(chǎn)物的量最小化并且還降低植入物成本。對于引線或銷針，其在經(jīng)受撓曲應(yīng)力時經(jīng)受的偏移量與以下因素直接相關(guān)：(i)制成植入物的材料的撓曲模量；以及(ii)跨軸線的引線或銷針的橫截面的二次慣性矩，撓曲應(yīng)力正在施加在所述軸線上。二次慣性矩是指與抗彎曲和偏移的能力直接相關(guān)的形狀的特性。二次慣性矩可以可選地稱為面積二次矩、平面面積慣性矩、面積慣性矩、極面積矩或二次面積矩。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，如使用撓曲/彎曲測試所測量的植入物或植入物片段的彈性模量大于如使用拉伸測試所測量的植入物或植入物片段的彈性模量。優(yōu)選地，差異大于5％，更優(yōu)選地，差異大于10％，甚至更優(yōu)選地大于20％、30％、40％、50％。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，植入物的撓曲/彎曲強(qiáng)度大于其拉伸或壓縮強(qiáng)度。在一個更優(yōu)選的實(shí)施方案中，此差異大于5％。甚至更優(yōu)選地，與拉伸或壓縮強(qiáng)度相比，更高的撓曲/彎曲強(qiáng)度大至少10％、30％、50％、70％，并且最優(yōu)選地大100％。在一個任選的實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的至少一些實(shí)施方案描述的醫(yī)療植入物的各向異性性質(zhì)使得彎曲軸線上的機(jī)械特性優(yōu)于拉伸或壓縮軸線上的機(jī)械特性。如以上更詳細(xì)地描述的，此差異可至少部分地由增強(qiáng)纖維與可生物吸收聚合物基體的對齊、取向或結(jié)構(gòu)確定。在中空管幾何形狀中，其撓曲/彎曲剛度相對大于其拉伸剛度。彎曲剛度是相對于彎曲軸線周圍的二次慣性矩，例如，正方形銷針/梁的中線軸周圍的二次慣性矩為Ix＝bh3/12，并且對于中空圓形銷針/梁而言，Ix＝π(do4-di4)/64。相反地，拉伸剛度是相對于橫截面積，對于正方形銷針/梁而言，A＝bh，并且對于中空圓形銷針/梁而言，A＝π(do2-di2)/4。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，在植入物內(nèi)存在一個或多個空隙，以使得引線或銷針的橫截面跨植入物的中線軸的二次慣性矩小于具有相同或類似外部尺寸但是具有無空隙(即，完整或?qū)嵭?橫截面積的這種部件的二次慣性矩。優(yōu)選地，二次慣性矩的減少比實(shí)心部件小30％，更優(yōu)選地小20％，并且最優(yōu)選地小10％?？蛇x地，引線或銷針可包括在所述引線或銷針的不同支柱、肋、臂等之間的開放空間，以使得引線或銷針形成星號型橫截面，從而類似地提供相對于其拉伸剛度增加的相對撓曲剛度。優(yōu)選地，與具有如先前所述的類似尺寸的實(shí)心部件相比，引線或銷針的平均橫截面積比其橫截面的平均二次慣性矩減少了更大的百分比。更優(yōu)選地，橫截面積減少了大于20％，而二次慣性矩減少了小于20％。甚至更優(yōu)選地，橫截面積減少了大于20％，而二次慣性矩減少了小于10％。尺寸對于矯形植入物，期望植入物具有最小輪廓，以便允許以最小的軟組織損傷進(jìn)行植入。此外，優(yōu)選生產(chǎn)具有足夠穩(wěn)健性以提供必要機(jī)械強(qiáng)度但是不另外含有異物的植入物。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，引線或銷針的外直徑小于15mm，更優(yōu)選地小于10mm，甚至更優(yōu)選地小于5mm，并且最優(yōu)選地小于3mm。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，引線或銷針的壁厚小于5mm，更優(yōu)選地小于3mm，甚至更優(yōu)選地小于1mm，并且最優(yōu)選地小于0.7mm。植入物中的空隙如上所述，可期望具有中空的引線或銷針，以便使用最有效量的材料提供抗彎曲性。盡管如此，存在涉及在骨中植入中空植入物的潛在并發(fā)癥，因?yàn)榉枪墙M織細(xì)胞(諸如成纖維細(xì)胞)可穿透到中空空隙中并且由此阻止或減緩所述區(qū)域中骨的再生。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，引線或銷針在內(nèi)部含有中空部分或空隙，但是所述空隙被覆蓋，以使得細(xì)胞不能在植入物材料降解之前侵入空隙。在本發(fā)明的另一個實(shí)施方案中，中空部分可填充有活性成分諸如抗生素、生長因子或骨填充物，以防止所述侵入。在另一個實(shí)施方案中，中空部分可用于通過中空引線或銷針的壁中的孔來將活性成分引入骨折區(qū)域中。實(shí)施例#1以下實(shí)施例描述了本文所述的增強(qiáng)的生物復(fù)合材料植入物的各向異性性質(zhì)影響植入物的機(jī)械特性的程度。根據(jù)機(jī)械特性參數(shù)，醫(yī)療植入物或醫(yī)療植入物部件中的各向異性程度的差異甚至可達(dá)到5倍或更大。不希望受限于到單一假設(shè)，這些差異可能歸因于增強(qiáng)纖維在植入物內(nèi)的對齊之間的差異。材料和方法使用增強(qiáng)復(fù)合材料生產(chǎn)矩形測試樣品(尺寸為50.8mmx12.7mmx1mm)，即用于小型骨固定的模擬板。材料復(fù)合物由使用40％-50％w/w連續(xù)礦物纖維增強(qiáng)的PLDLA70/30聚合物構(gòu)成。礦物纖維為對于組合物“NX-8”在LehtonenTJ等ActaBiomaterialia9(2013)4868-4877中描述的。礦物組合物具體地為約Na2O14％、MgO5.4％、CaO9％、B2O32.3％、P2O51.5％以及SiO267.8％w/w。所有測試樣品均來自通過對五個復(fù)合材料層進(jìn)行壓縮成型來制造的一個板，每個復(fù)合材料層由具有嵌入的單向?qū)R的連續(xù)纖維的PLDLA聚合物構(gòu)成。每個層為0.18mm厚。在四個樣品中，各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、45°、0°、-45°、0°。在四個其他樣品中，各層相對于縱向軸線的取向?yàn)?0°(垂直于植入物縱向軸線)、-45°、90°、45°、90°。根據(jù)ASTMD790-10，使用500N負(fù)荷傳感器和3點(diǎn)彎曲夾具(220Q1125-95,TestResources,MN,USA)，測試植入物樣品的撓曲強(qiáng)度、彈性模量和最大負(fù)荷。負(fù)荷跨度為25.4mm，并且十字頭速度設(shè)成1.092mm/min。測量樣品的尺寸、重量和密度。使用t檢驗(yàn)進(jìn)行兩種處理之間的統(tǒng)計(jì)比較。使用p＝0.05的置信水平。結(jié)果圖2示出了生物復(fù)合材料板的各向異性特性，如通過具有相同組成但具有以0°(平行)或90°(垂直)與植入物樣品(n＝4)的縱向軸線對齊的大多數(shù)層的樣品的機(jī)械特性的巨大差異所證明的。數(shù)值結(jié)果匯總在表1中。表1：各向異性植入物的統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的機(jī)械特性的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。(n＝4)。不同樣品的密度和體積為類似的。圖3示出了樣品的代表性實(shí)例。圖3A示出了具有纖維取向垂直于植入物縱向軸線的大多數(shù)層的樣品。圖3B示出了具有纖維取向平行于植入物縱向軸線的大多數(shù)層的樣品。樣品B的機(jī)械特性優(yōu)于樣品A的那些機(jī)械特性。此實(shí)施例中的機(jī)械特性的各向異性大于500％。各向異性被計(jì)算為通過將針對具有垂直(橫向(tranverse))纖維對齊的樣品測量的每個機(jī)械參數(shù)值除以針對具有平行纖維對齊的樣品測量的對應(yīng)值所得的百分比。實(shí)施例#2以下實(shí)施例描述了本文所述的增強(qiáng)的生物復(fù)合材料植入物的各向異性性質(zhì)影響植入物的機(jī)械特性的程度。此實(shí)施例另外顯示，相對于具有使所需軸線上的機(jī)械特性(在此情況下，為彎曲力)最大化的增強(qiáng)纖維對齊的本文描述的各向異性醫(yī)療植入物，由增強(qiáng)的生物復(fù)合材料的隨機(jī)分布或無定形的組合物構(gòu)成的植入物將在所需軸線上具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及的機(jī)械特性。所述實(shí)施例還在以下方面證實(shí)了各向異性：當(dāng)通過撓曲測試測量時，根據(jù)撓曲試驗(yàn)的方向性，模量可高于或低于相同部件的拉伸模量。材料和方法使用增強(qiáng)復(fù)合材料生產(chǎn)矩形測試樣品(尺寸為50.8mmx12.7mmx0.7mm)，即用于小型骨固定的模擬板。材料復(fù)合物為如實(shí)施例1中所述的。通過對四個復(fù)合材料層進(jìn)行壓縮成型來生產(chǎn)、制造16個測試樣品。每個層為0.18mm厚。在四個樣品中，樣品各自由具有嵌入的單向?qū)R的連續(xù)纖維的PLDLA聚合物構(gòu)成，其中各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、0°、0°、0°。在四個其他樣品中，各層相對于縱向軸線的取向?yàn)?0°(垂直于植入物縱向軸線)、90°、90°、90°。在四個其他樣品中，連續(xù)纖維嵌入層不是單向?qū)R的，而是將層切成約3mm的片段，然后將其成型在一起成整體的矩形板。換言之，這最后四個樣品的組成與連續(xù)纖維組的組成相同，但是材料以具有在下文中稱為“無定形”形式的隨機(jī)對齊使用。根據(jù)ASTMD790-10，使用500N負(fù)荷傳感器和3點(diǎn)彎曲夾具(220Q1125-95,TestResources,MN,USA)，測試12個植入物樣品的撓曲強(qiáng)度、彈性模量和最大負(fù)荷。負(fù)荷跨度為25.4mm，十字頭速度設(shè)定成1.47mm/min(由于較薄的尺寸，無定形板為1.71mm/min)。測量樣品的尺寸、重量和密度。根據(jù)改進(jìn)的ASTMD3039M，使用5KN負(fù)荷傳感器和適當(dāng)?shù)膴A具(220Q1125-95,TestResources,MN,USA)，測試4個植入物樣品(n＝4)的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量和最大負(fù)荷。樣品跨度在測試開始時為30mm，并且十字頭速度設(shè)成2mm/min。記錄樣品的尺寸、重量和密度。結(jié)果圖4示出生物復(fù)合材料板的各向異性特性直接受到纖維取向的影響，如通過具有相同組成但具有非對齊層(無定形的)或具有以0°(平行)或90°(垂直)與植入物樣品(n＝4)的縱向軸線對齊的層的樣品的機(jī)械特性的巨大差異所證明的。表2匯總了機(jī)械特性的數(shù)值結(jié)果；表2：各向異性植入物的統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的機(jī)械特性的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。(n＝4)。表3：植入物(n＝4)的拉伸機(jī)械特性的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。圖5示出了代表性樣品實(shí)例。圖5A示出了無定形纖維取向樣品；圖5B示出了具有纖維取向垂直于植入物縱向軸線的大多數(shù)層的樣品。圖5C示出了具有纖維取向平行于植入物縱向軸線的大多數(shù)層的樣品。樣品C的機(jī)械特性優(yōu)于樣品A和樣品B的那些機(jī)械特性；然而樣品A具有優(yōu)于樣品B的特性，這大概歸因于至少一些平行纖維的存在。實(shí)施例#3實(shí)施例3與實(shí)施例1和實(shí)施例2的不同之處在于，使用相同的材料復(fù)合物產(chǎn)生矩形板植入物，但使用產(chǎn)生較低密度的不同生產(chǎn)方法。此實(shí)施例顯示，與實(shí)施例1和實(shí)施例2中所述的其他方面類似的更高密度樣品相比，具有較低密度的此類樣品具有非常低劣的機(jī)械特性。密度變化歸因于生產(chǎn)方法。不希望受限于單一假設(shè)，密度取決于在生產(chǎn)過程中植入物中并入多少空氣或水。材料和方法使用增強(qiáng)復(fù)合材料生產(chǎn)矩形測試樣品(尺寸為50.8mmx12.7mmx1.1mm)，即用于小型骨固定的模擬板。材料復(fù)合物為如實(shí)施例1中所述的。通過以下兩步過程來生產(chǎn)、制造四個測試樣品：1)使用熱空氣鼓風(fēng)機(jī)將兩個完整的復(fù)合材料層纏繞在40mm直徑的管周圍，以使各層彼此粘附并形成兩層生物復(fù)合材料管；2)將生物復(fù)合管切割成兩個薄片，并使用熱鋼塊將薄片彼此倚靠壓緊。每個層為0.18mm厚。所得的樣品各自由具有嵌入的單向?qū)R的連續(xù)纖維的PLDLA聚合物構(gòu)成，其中各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°、-8°、8°、-8°。將這種特定對齊設(shè)計(jì)成接近0°，并且如果所有其他參數(shù)相等，則預(yù)期其接近實(shí)施例2中所述的0°(平行)樣品的機(jī)械特性。根據(jù)ASTMD790-10，使用500N負(fù)荷傳感器和3點(diǎn)彎曲夾具(220Q1125-95,TestResources,MN,USA)，測試植入物樣品的撓曲強(qiáng)度、彈性模量和最大負(fù)荷。負(fù)荷跨度為25.4mm，十字頭速度設(shè)定成0.942mm/min(測量樣品的尺寸、重量和密度。使用t檢驗(yàn)進(jìn)行兩種處理之間的統(tǒng)計(jì)比較。使用p＝0.05的置信水平。結(jié)果表4示出了增強(qiáng)復(fù)合材料之間的結(jié)構(gòu)差異的顯著性。預(yù)期具有本文所述的8度纖維偏移的對齊將與實(shí)施例1中所述的平行纖維對齊幾乎相同，然而強(qiáng)度和模量急劇降低。不希望受限于單一假設(shè)，據(jù)信在此實(shí)施例(實(shí)施例3)中看到的低得多的密度是原因或至少是顯著的影響因素。表4：各向異性植入物的機(jī)械特性的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。(n＝4)。實(shí)施例#4以下實(shí)施例描述了各向異性生物復(fù)合材料植入物在暴露于苛刻的加速降解條件之后如何保持顯著的機(jī)械特性(模量和強(qiáng)度)。材料和方法使用增強(qiáng)復(fù)合材料生產(chǎn)矩形測試樣品(尺寸為50.8mmx12.7mmx1.1mm)，即用于小型骨固定的模擬板。材料復(fù)合物為如實(shí)施例1中所述的。通過對四個或五個復(fù)合材料層進(jìn)行壓縮成型來生產(chǎn)、制造八個測試樣品。每個層為0.18mm厚。在四個樣品中，五層樣品各自由具有嵌入的單向?qū)R的連續(xù)纖維的PLDLA聚合物構(gòu)成，其中各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、45°、0°、-45°、0°。在四個其他樣品中，四層樣品各自由具有嵌入的單向?qū)R的連續(xù)纖維的PLDLA聚合物構(gòu)成，其中各層相對于縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、45°、-45°、0°。根據(jù)ASTMD790-10，使用500N負(fù)荷傳感器和3點(diǎn)彎曲夾具(220Q1125-95,TestResources,MN,USA)，測試植入物樣品的撓曲強(qiáng)度、彈性模量和最大負(fù)荷。負(fù)荷跨度為25.4mm，并且十字頭速度設(shè)成1.536mm/min。在時間＝0時或在模擬體液(SBF)中孵育之后測試植入物。SBF由以下構(gòu)成：142Na+、5K+、1.5Mg2+、2.5Ca2+、147.8CI-、4.2HCO3-、1HPO43-、0.5SO42-mol/m3。將樣品在60℃或50℃下在振蕩培養(yǎng)箱(Wis-30振蕩培養(yǎng)箱，Witeg,Germany)中以30rpm孵育3-4天。結(jié)果圖6和圖7：在暴露于50℃的加速降解條件下三天后，兩組樣品保持其>80％的彈性模量和>30％的撓曲強(qiáng)度。50℃是用于加速降解的孵育條件的最高指示溫度，因?yàn)樯飶?fù)合材料的Tg為約56C。)圖6示出了暴露于強(qiáng)制降解后的彈性模量，而圖7示出了暴露于強(qiáng)制降解后的撓曲強(qiáng)度。實(shí)施例#5以下實(shí)施例描述了具有增強(qiáng)的生物復(fù)合材料的中空銷針植入物的生產(chǎn)。如同板一樣，具有包括各向異性特點(diǎn)的對齊的中空銷針在所需的彎曲力參數(shù)方面產(chǎn)生了更高的機(jī)械特性。材料和方法具有適于小型骨固定(2mmOD，1mmID，5cm)的尺寸的中空銷針植入物由如實(shí)施例1中所述的組合物的復(fù)合材料制成。分兩步制造銷針植入物，并且生產(chǎn)兩種類型的銷針植入物：平行對齊和無定形對齊。對于平行對齊樣品(n＝7)，通過對三個0.18mm厚的生物復(fù)合材料層進(jìn)行壓縮成型來生產(chǎn)0.5-0.6mm的板。板各自由具有嵌入的單向?qū)R的連續(xù)纖維的PLDLA聚合物構(gòu)成，其中各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、0°、0°。將兩個5cm長的板片段放入管模具中，以使得平行纖維取向也平行于銷針的縱向。因此將板片段成型成管形式以形成管，其中各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、0°、0°。對于無定形對齊樣品(n＝3)，通過對三個0.18mm厚的生物復(fù)合材料層進(jìn)行壓縮成型來生產(chǎn)0.5-0.6mm的板。板各自由具有嵌入的連續(xù)纖維的PLDLA聚合物構(gòu)成，所述嵌入的連續(xù)纖維不是單向?qū)R的，而是將各層切成約3mm的片段，然后在一起成型成整體的矩形板。將兩個5cm長的板片段放入管模具中。因此將板片段成型成管形式以形成具有無定形對齊的管。根據(jù)改進(jìn)的ASTMD790-10，使用500N負(fù)荷傳感器和3點(diǎn)彎曲夾具(220Q1125-95,TestResources,MN,USA)，測試植入物銷針樣品的撓曲強(qiáng)度、彈性模量和最大負(fù)荷。負(fù)荷跨度為25.4mm，并且十字頭速度設(shè)成2mm/min。根據(jù)以下計(jì)算撓曲模量：其中d0是管的外直徑，di是管的內(nèi)直徑，并且L是支撐跨度。根據(jù)以下計(jì)算撓曲彈性模量：結(jié)果表5示出了如上所述地平行對齊、測試并且然后計(jì)算的材料的銷針的各種機(jī)械參數(shù)的數(shù)值匯總。表6示出了無定形(非對齊)銷針的對應(yīng)結(jié)果。除了體積和密度之外，由平行對齊的材料制成的銷針具有比由無定形材料制成的銷針大將近四倍的機(jī)械特性。表5：與無定形(非對齊)銷針相比，平行對齊的銷針的機(jī)械特性的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差圖8是5cm長、2mmOD、1mmID的代表性中空銷針植入物的照片。圖8A是銷針沿其長度的圖片；圖8B是銷針的橫截面的圖片。實(shí)施例#6以下實(shí)施例描述了非中空的增強(qiáng)的生物復(fù)合材料銷針植入物的生產(chǎn)。材料和方法具有適于小型骨固定(2mmOD，5cm)的尺寸的銷針植入物由如實(shí)施例1中所述的組合物的復(fù)合材料制成。分兩步制造銷針植入物。通過對三個0.18mm厚的生物復(fù)合材料層進(jìn)行壓縮成型來生產(chǎn)0.5-0.6mm的板。板各自由具有嵌入的單向?qū)R的連續(xù)纖維的PLDLA聚合物構(gòu)成，其中各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、0°、0°。將四個5cm長的板片段放入圓柱模具中，以使得平行纖維取向也平行于銷針的縱向。因此將板片段成型成圓柱形式以形成圓柱，其中各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、0°、0°。根據(jù)改進(jìn)的ASTMD790-10，使用500N負(fù)荷傳感器和3點(diǎn)彎曲夾具(220Q1125-95,TestResources,MN,USA)，測試植入物銷針的撓曲強(qiáng)度、彈性模量和最大負(fù)荷。負(fù)荷跨度為25.4mm，并且十字頭速度設(shè)成2mm/min。根據(jù)以下計(jì)算撓曲模量：其中d0是圓柱的外直徑，并且L是支撐跨度。根據(jù)以下計(jì)算撓曲彈性模量：結(jié)果表7：機(jī)械特性(n＝3)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。圖9是5cm長、2mmOD的代表性銷針的照片。圖9A是銷針沿其長度的圖片；圖9B是銷針的橫截面的圖片。實(shí)施例#7以下實(shí)施例描述了各向異性生物復(fù)合材料植入物在暴露于降解條件之后如何保持大量的機(jī)械特性(模量和強(qiáng)度)。材料和方法使用增強(qiáng)復(fù)合材料生產(chǎn)矩形測試樣品(尺寸為50.8mmx12.7mmx0.75mm)，即用于小型骨固定的模擬板。材料復(fù)合物為如實(shí)施例1中所述的。通過對五個復(fù)合材料層進(jìn)行壓縮成型來生產(chǎn)樣品。每個層為0.18mm厚。五層樣品各自由具有嵌入的單向?qū)R的連續(xù)纖維的PLDLA聚合物構(gòu)成，其中各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、45°、0°、-45°、0°。根據(jù)ASTMD790-10，使用500N負(fù)荷傳感器和3點(diǎn)彎曲夾具(220Q1125-95,TestResources,MN,USA)，測試植入物樣品的撓曲強(qiáng)度、彈性模量和最大負(fù)荷。負(fù)荷跨度為25.4mm，并且十字頭速度設(shè)成1.536mm/min。在時間＝0時或在模擬體液(SBF)中孵育之后測試植入物。SBF由以下構(gòu)成：142Na+、5K+、1.5Mg2+、2.5Ca2+、147.8CI-、4.2HCO3-、1HPO43-、0.5SO42-mol/m3。將樣品在SBF中在37℃下在振蕩培養(yǎng)箱(Wis-30振蕩培養(yǎng)箱，Witeg,Germany)中以30rpm孵育五天。結(jié)果表8示出了植入物在t0時(n＝2)以及在37C下5天之后(n＝3)的機(jī)械特性的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，證明了在此經(jīng)過時間之后的降解。圖10示出由于在強(qiáng)制降解的條件下孵育而導(dǎo)致的機(jī)械特性的減少。這些結(jié)果顯示，在模擬強(qiáng)度降解5天后，植入物保持>60％的撓曲強(qiáng)度、>85％的模量和最大負(fù)荷。另外，在37C下孵育5天之后，測量植入物膨脹，其中植入物的厚度增加1.9％，并且總體積增加2.8％。實(shí)施例#8以下實(shí)施例描述了各向異性生物復(fù)合材料植入物在暴露于降解條件之后如何保持大量的機(jī)械特性(模量和強(qiáng)度)。材料和方法使用增強(qiáng)復(fù)合材料生產(chǎn)矩形測試樣品(尺寸為50.8mmx12.7mmx0.75mm)，即用于小型骨固定的模擬板。材料復(fù)合物為如實(shí)施例1中所述的。通過對五個復(fù)合材料層進(jìn)行壓縮成型來生產(chǎn)樣品。每個層為0.18mm厚。五層樣品各自由具有嵌入的單向?qū)R的連續(xù)纖維的PLDLA聚合物構(gòu)成，其中各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、45°、0°、-45°、0°。根據(jù)ASTMD790-10，使用500N負(fù)荷傳感器和3點(diǎn)彎曲夾具(220Q1125-95,TestResources,MN,USA)，測試植入物樣品的撓曲強(qiáng)度、彈性模量和最大負(fù)荷。負(fù)荷跨度為25.4mm，并且十字頭速度設(shè)成1.536mm/min。在時間＝0時或在模擬體液(SBF)中孵育之后測試植入物。SBF由以下構(gòu)成：142Na+、5K+、1.5Mg2+、2.5Ca2+、147.8CI-、4.2HCO3-、1HPO43-、0.5SO42-mol/m3。將樣品在SBF中在37℃下在振蕩培養(yǎng)箱(Wis-30振蕩培養(yǎng)箱，Witeg,Germany)中以30rpm孵育一天。結(jié)果表9示出了植入物在37C下在SBF中孵育24小時之前和之后(n＝4)的機(jī)械特性的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。在24小時孵育之后，彈性模量沒有變化，保持>85％的撓曲強(qiáng)度和>20％的最大負(fù)荷。實(shí)施例#9以下實(shí)施例描述了具有增強(qiáng)的生物復(fù)合材料的中空銷針植入物的生產(chǎn)。如同板一樣，具有包括各向異性特點(diǎn)的對齊的中空銷針在所需的彎曲力參數(shù)方面產(chǎn)生了更高的機(jī)械特性。材料和方法具有適于小型骨固定(2mmOD，1mmID，5cm長度)的尺寸的中空銷針植入物由如實(shí)施例1中所述的組合物的復(fù)合材料制成。分兩步制造銷針植入物，并且生產(chǎn)兩種類型的銷針植入物：中空圓柱銷針和完整圓柱銷針。對于中空銷針(n＝3)，通過對三個0.18mm厚的生物復(fù)合材料層進(jìn)行壓縮成型來生產(chǎn)0.5-0.6mm的板。板各自由具有嵌入的單向?qū)R的連續(xù)纖維的PLDLA聚合物構(gòu)成，其中各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、0°、0°。將一個5cm長的板片段放入管模具的每側(cè)(總計(jì)兩個片段)中，以使得平行纖維取向也平行于銷針的縱向。因此將板片段成型成管形式以形成管，其中各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、0°、0°。對于完整圓柱銷針(n＝3)，通過對三個0.18mm厚的生物復(fù)合材料層進(jìn)行壓縮成型來生產(chǎn)0.5-0.6mm的板。板各自由具有嵌入的單向?qū)R的連續(xù)纖維的PLDLA聚合物構(gòu)成，其中各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、0°、0°。將四個5cm長的板片段放入圓柱模具中，以使得平行纖維取向也平行于銷針的縱向。因此將板片段成型成圓柱形式以形成圓柱，其中各層相對于植入物的縱向軸線的取向?yàn)?°(平行于植入物縱向軸線)、0°、0°。根據(jù)改進(jìn)的ASTMD3039M，使用5KN負(fù)荷傳感器和適當(dāng)?shù)膴A具(220Q1125-95,TestResources,MN,USA)，測試植入物樣品的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量和最大負(fù)荷。樣品跨度在測試開始時為30mm，并且十字頭速度設(shè)成2mm/min。記錄樣品的尺寸、重量和密度。結(jié)果也許不出意料的是，如表10和表11所示，與中空銷針相比，完整(非中空)銷針的機(jī)械強(qiáng)度(包括彈性模量、拉伸強(qiáng)度和最大負(fù)荷)的測量值全部都顯著更高。表10：中空銷針植入物(n＝3)和完整銷針植入物(n＝3)的機(jī)械特性的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。值得注意的是，如在拉伸測試中所測試的在真空銷針與完整銷針之間的模量比率為0.77，并且拉伸強(qiáng)度的比率為0.59。對于如實(shí)施例5和6所述的類似的銷針，如在撓曲測試中所測試的在真空銷針與完整銷針之間的模量比率為0.93，并且撓曲強(qiáng)度的比率為0.78。這些結(jié)果表明，在完整和中空圓柱幾何形狀之間相同的25％體積損失根據(jù)機(jī)械測試(拉伸或撓曲)的軸線而產(chǎn)生對模量和強(qiáng)度的不同影響。在中空幾何形狀中，對于抗彎曲性(撓曲軸線)保持的強(qiáng)度和模量大于對于抗伸長性(拉伸軸線)保持的強(qiáng)度和模量。實(shí)施例#10復(fù)合材料技術(shù)可產(chǎn)生由單獨(dú)成分難以達(dá)到的性能，從而實(shí)現(xiàn)了不能由一種材料滿足的各種性能要求。基于植入物內(nèi)部纖維的結(jié)構(gòu)組成和取向，獲得強(qiáng)度、剛度、密度和降解速率的獨(dú)特組合。使用上述對齊的增強(qiáng)生物復(fù)合材料進(jìn)行纖維取向和結(jié)構(gòu)組成的機(jī)械模擬。所述模擬表明了最適合涉及許多矯形骨固定應(yīng)用的彎曲力負(fù)荷條件的纖維取向和結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)臨床應(yīng)用的植入物的生物機(jī)械設(shè)計(jì)允許通過減小植入物尺寸和所植入的異物的量來使臨床益處最大化，從而實(shí)現(xiàn)了所需的強(qiáng)度和所需的植入物吸收速率。圖11示出了圖形有限元模擬。圖11A示出了具有由如圖11B所示的5個層制成的壁厚的中空圓柱銷針植入物上的力分布。對真空骨固定銷針進(jìn)行有限元建模以評估可支撐預(yù)期生物機(jī)械負(fù)荷的可能的層設(shè)置(圖1)。每層的精確纖維取向極大地影響植入物的性能。表12示出了使用不同的層結(jié)構(gòu)可在理論上實(shí)現(xiàn)植入物在單一方向上的屈曲負(fù)荷以10[N]計(jì)的多少增加。構(gòu)造彎曲剛度[N/mm]屈曲負(fù)荷[N]0/0/0/45/-450.55422.745/0/0/0/-450.58924.00/45/0/-45/00.59124.245/-45/0/0/00.62625.720/-20/20/-20/200.61024.815/-15/15/-15/150.62929.110/-10/10/-10/100.78832.5表12：關(guān)于不同層構(gòu)造的2mm銷針植入物的有限元模擬結(jié)果。取向呈現(xiàn)為：內(nèi)(左)到外(右)。模擬證實(shí)了當(dāng)優(yōu)化層取向時可達(dá)到更高的屈曲負(fù)荷。在此實(shí)施例中，優(yōu)化可使得屈曲負(fù)荷從23[N]增加到32[N]應(yīng)當(dāng)理解，為清楚起見在獨(dú)立的實(shí)施方案的上下文中描述的本發(fā)明的各種特征也可在單個實(shí)施方案中以組合方式提供。相反，為簡明起見在單個實(shí)施方案的上下文中描述的本發(fā)明的各種特征也可單獨(dú)地或以任何合適的子組合提供。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還將理解，本發(fā)明不限于上文已經(jīng)具體展示并且描述的事物。本文所引用或所述的所有參考文獻(xiàn)就如同以支持本發(fā)明和/或所附權(quán)利要求書的描述所需的程度列出在本文中一樣以引用的方式特此并入。雖然已結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但顯而易見的是，許多替代、修改以及變化對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是清楚的。因此，旨在另外涵蓋屬于所附權(quán)利要求書的精神和廣泛范圍內(nèi)的所有這些替代、修改以及變化。當(dāng)前第1頁1 2 3