CN100540072C - 微孔骨水泥和骨膏 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微孔骨水泥，由重量份的骨水泥1份，改性剂0.2-0.7份混合而成；其中，改性剂固体由重量份的黏合剂、促进剂和成孔剂混合而成：黏合剂30-50份，促进剂30-50份，成孔剂10-30份。本发明还公开了一种骨膏，由重量份的骨水泥1份，改性剂0.7-1.3份混合而成；其中，改性剂固体由重量份的黏合剂、促进剂和成孔剂混合而成：黏合剂30-50份，促进剂30-50份，成孔剂10-30份。本发明微孔骨水泥，在保持普通骨水泥大部份机械强度的条件下，能够使假体与骨体之间紧密粘接、固化温度较低。本发明的骨膏，机械强度较高，适用于重部位骨缺损的修补或补牙。
Description
技术领域
本发明涉及矫形外科领域，特别是涉及一种微孔骨水泥和骨膏。
背景技术
20世纪60年代发明的骨水泥是矫形外科的重大成就之一。骨水泥可以填充人体的骨体与假体之间的界面，使假体通过骨水泥粘接到人体骨体上，从而实现更换人体内的损坏关节的目的。更换后的假体最初效果很好，但是长期的临床追踪表明，随着时间的延续，假体会产生松动情况，这是由于骨水泥与骨体之间的界面产生脱离现象，因此，一般在手术后的10-20年内，有相当多的患者需要施行返修手术，即重新植入假体。另外，手术时骨水泥的固化温度高达90℃，容易导致与假体相接的正常骨体的坏死。
另外，目前市场上流行的骨膏机械强度较低，不能用于人体承重部位的骨缺损的修补。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的就是提供一种能保持普通骨水泥大部份机械强度，能够使假体与骨体之间紧密粘接、固化温度较低的微孔骨水泥。
本发明的另一个目的是提供一种机械强度较高的骨膏。
为实现上述目的，本发明一种微孔骨水泥，由下列重量份的原料混合而成：骨水泥1份，改性剂0.2-0.7份；其中，所述改性剂由按重量份的改性剂固体和水混合而成：改性剂固体1份，水0.5-0.9份；所述改性剂固体由重量份的黏合剂、促进剂和成孔剂混合而成：黏合剂30-50份，促进剂30-50份，成孔剂10-30份。
进一步，所述骨水泥由骨水泥固体和骨水泥溶液混合而成，每1g骨水泥固体对应0.5ml的骨水泥溶液；其中，所述骨水泥固体由按重量份的甲基丙烯酸甲酯聚合物、过氧化苯甲酰和硫酸钡混合而成：甲基丙烯酸甲酯聚合物88份，过氧化苯甲酰2份，硫酸钡10份；所述骨水泥溶液由按体积百分比的98％的甲基丙烯酸甲酯与2％的N，N一二甲基对苯二胺混合后，再加入对苯二酚制成，其中对苯二酚在骨水泥溶液中的浓度为每一千克中含有一百毫克。
进一步，所述骨水泥由骨水泥固体和骨水泥溶液混合而成，每1g骨水泥固体对应0.5ml的骨水泥溶液；其中，所述骨水泥固体由按重量份的甲基丙烯酸甲酯聚合物、过氧化苯甲酰、硫酸庆大霉素和硫酸钡混合而成：甲基丙烯酸甲酯聚合物为85份，过氧化苯甲酰为2份，硫酸庆大霉素为3份，硫酸钡为10份；所述骨水泥溶液由按体积百分比的98％的甲基丙烯酸甲酯与2％的N，N一二甲基对苯二胺混合后，再加入对苯二酚制成，其中对苯二酚在骨水泥溶液中的浓度为为每一千克中含有一百毫克。
进一步，所述骨水泥固体的原料甲基丙烯酸甲酯聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯或者为甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯的共聚物。
进一步，所述黏合剂为石膏或淀粉，所述促进剂为纳米羟基磷灰石或磷酸钙盐或碳酸钙，所述成孔剂为氯化钠或蔗糖。
进一步，所述骨水泥为1份，所述改性剂为0.4份，其中，改性剂中水的用量为0.8份，改性剂固体的原料用量为：黏合剂40份，促进剂40份和成孔剂20份，该黏合剂为石膏，该成孔剂为氯化钠。
为实现上述目的，苯发明一种骨膏，由下列重量份的原料混合而成：骨水泥1份，改性剂0.7-1.3份；其中，所述改性剂由按重量份的改性剂固体和水混合而成：改性剂固体为1份，水为0.5-0.9份；所述改性剂固体由重量份的黏合剂、促进剂和成孔剂混合而成：黏合剂30-50份，促进剂30-50份，成孔剂10-30份。
进一步，所述骨水泥由骨水泥固体和骨水泥溶液混合而成，每1g骨水泥固体对应0.5ml的骨水泥溶液；其中，所述骨水泥固体由按重量份的甲基丙烯酸甲酯聚合物、过氧化苯甲酰、硫酸庆大霉素和硫酸钡混合而成：甲基丙烯酸甲酯聚合物85份，过氧化苯甲酰2份，硫酸庆大霉素3份，硫酸钡10份；所述骨水泥溶液由按体积百分比的98％的甲基丙烯酸甲酯与2％的N，N一二甲基对苯二胺混合后，再加入对苯二酚制成，其中对苯二酚在骨水泥溶液中的浓度为每一千克中含有一百毫克。
进一步，所述骨水泥固体的原料甲基丙烯酸甲酯聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯或者为甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯的共聚物；所述黏合剂为石膏或淀粉，所述促进剂为纳米羟基磷石或磷酸钙盐或碳酸钙，所述成孔剂为氯化钠或蔗糖。
进一步，所述骨水泥为1份，所述改性剂为0.4份，其中，改性剂中水的用量为0.8份，改性剂固体的原料用量为：黏合剂40份，促进剂40份和成孔剂20份，该黏合剂为石膏，该成孔剂为氯化钠。
与现有技术相比，本发明微孔骨水泥，一方面使骨水泥固化温度降低到70℃左右，减少了骨水泥使用过程中由于温度过高引起的正常骨体坏死现象，另一方面就是在保持骨水泥的大部分机械强度的前提下，使骨水泥固化后产生孔隙，以便使骨体内的骨细胞能长入骨水泥内，形成骨体与骨水泥之间的“锚式”固定，从而保证了骨体与假体的稳固结合，减少假体的松动和返修。
本发明的骨膏，机械强度较高，适用于补牙或承重部位骨缺损的修补，不仅对骨瘤和骨癌都具有一定效果，含抗生素的骨膏还可治疗骨炎或骨髓炎。
附图说明
图1为普通骨水泥固体的制备工艺流程图；
图2为普通骨水泥溶液的制备工艺流程图；
图3为改性剂固体的制备工艺流程图；
图4为本发明微孔骨水泥的制备工艺流程图；
图5为扫描电镜观察的本发明微孔骨水泥硬化后的横切片图；
图6本发明微孔骨水泥植入骨体内数周后的结构示意图；
图7为图6的A-A剖视图；
图8为本发明微孔骨水泥在植入10周后，扫描电镜观察的微孔骨水泥的横切片图；
图9为本发明微孔骨水泥在植入13周后，扫描电镜观察的微孔骨水泥的横切片图；
图10为本发明微孔骨水泥在植入25周后，扫描电镜观察的微孔骨水泥的横切片图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明微孔骨水泥：
普通骨水泥是由普通骨水泥粉末和普通骨水泥溶液混合而成，其配方为：每1g普通骨水泥固体对应0.5ml的普通骨水泥溶液。
普通骨水泥粉末由甲基丙烯酸甲酯聚合物、过氧化苯甲酰和硫酸钡制成，甲基丙烯酸甲酯聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯或者为甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯的共聚物，硫酸钡是作为X光的显影剂。如图1所示，按重量份取：甲基丙烯酸甲酯聚合物88份、过氧化苯甲酰2份和硫酸钡10份，将三者进行混合后，按照一定的重量要求称重后包装，然后进行辐射消毒，即可得到普通骨水泥粉末。在普通骨水泥粉末的配方中，还可加入抗生素，如硫酸庆大霉素，其用量为3份。当在配方中加入硫酸庆大霉素时，甲基丙烯酸甲酯聚合物的用量相应减少3份，即为85份。
普通骨水泥溶液由甲基丙烯酸甲酯、N，N一二甲基对苯二胺和对苯二酚制成，其中N.N一二甲基对苯二胺作为促进剂，对苯二酚作为阻聚剂。如图2所示，骨水泥溶液由按体积百分比的98％的甲基丙烯酸甲酯与2％的N，N一二甲基对苯二胺混合后，再加入对苯二酚制成，其中对苯二酚在骨水泥溶液中的浓度为每一千克中含有一百毫克，将三者混合后，按常规方法进行消毒如超细过滤法，按照一定的重量要求称重后包装，即可得到普通骨水泥溶液。
本发明微孔骨水泥是在普通骨水泥中加入特定的改性剂制成的，按重量份计算：普通骨水泥为1份，改性剂为0.2-0.7份。优选的配方为：普通骨水泥为1份，改性剂为0.4份。当配方中改性剂的分量从0.2份逐渐增大到0.7份时，机械强度逐渐减弱，成孔率逐渐增加，当改性剂选择0.4份时，机械强度和成孔率均较为理想。
改性剂是由按重量份的1份改性剂粉末和0.5-0.9份水混合而成的。优选的改性剂配方为1份改性剂粉末和0.8份蒸馏水。改性剂粉末由重量份的黏合剂、促进剂和成孔剂制成，黏合剂为30-50份，促进剂为30-50份，成孔剂为10-30份。黏合剂为石膏或淀粉，促进剂为纳米羟基磷石或磷酸钙盐或碳酸钙，成孔剂为氯化钠或蔗糖。优选的改性剂的配方为石膏40份、纳米羟基磷灰石或磷酸钙盐或碳酸钙40份、氯化钠为20份。由于石膏就是硫酸钙，硫酸钙有利于骨组织的形成，并且能够作为人体吸收的钙源。由于人体细胞内本身含有大量氯化钠成份，因此，成孔剂选用氯化钠时更适合于人体细胞，同时，氯化钠还是良好的药物缓释剂，有利于骨水泥中的抗生素如硫酸庆大霉素药性的缓慢释放，便于人体吸收。另外，纳米羟基磷石或磷酸钙盐或碳酸钙也同样有利于骨组织的形成，并且能够作为人体吸收的钙源。如图3所示，将石膏、纳米羟基磷灰石或磷酸钙盐或碳酸钙、氯化钠混合后，按照一定的重量要求称重后包装，然后进行辐射消毒，即可得到改性剂粉末。如图4所示，将浆状的普通骨水泥和浆状的改性剂进行混合搅拌1-1.5分钟左右，混合搅拌均匀后即可得到微孔骨水泥产品。从图5中可以看出，通过扫描电镜观察，本发明微孔骨水泥硬化后形成50-150微米的微孔5。这些微孔5的存在，利于骨体通过该微孔5长入骨水泥4中，以形成“锚式”固定结构，使骨体通过骨水泥与假体牢固结合，而改性剂中的纳米羟基磷灰石或磷酸钙盐或碳酸钙以及硫酸钙容易被骨体吸收而形成微孔5，有利于骨细胞的形成和长入。图6-7为微孔骨水泥植入骨体内数周后的情景，假体2安装在骨体1中，在假体2和骨体1之间为骨水泥4，骨体1中的骨细胞通过骨水泥4中的空隙长入骨水泥4中，成为新生骨组织细胞3。
与普通骨水泥相比，由于在手术过程中使用骨水泥的总量不变，而即相应地减少了普通骨水泥的用量，从而减少了普通骨水泥固化而产生的热量；同时改性剂中含有一定数量的水，水的蒸发对于降低骨水泥固化的温度也起到一定的作用，这样可使改良后的骨水泥的硬化温度从过去的约90℃，降低至目前的50℃-70℃左右，从而减少了骨水泥固化时的发热量过高而引起的正常骨体的骨坏死现象；改良后的骨水泥的固化时间约为13-15分钟；在保持骨水泥的大部分机械强度的前提下，改良后的骨水泥使骨水泥固化后产生孔隙。此外，由于水的蒸发，使得形成的微孔为开放式微孔，内部相互相通，以便使大部分骨体内的部分骨细胞能长入骨水泥内，形成骨体与骨水泥之间的“锚式”固定，从而保证了骨体与骨水泥的稳固结合，减少假体的松动和返修。可适用于髋关节和膝关节的置换、脊椎的填充等，如果采用含抗生素的剂型，还可治疗骨炎或骨髓炎。
下面通过动物试验结果来进一步说明本发明微孔骨水泥的特点：
取六只新西兰白兔，在每只白兔的股骨大转子髂骨翼部的右侧，植入带微孔骨水泥(0.5×0.5×0.2CM)。将它们分为三组，分别在10、13和25周取材，制成标本，用扫描电镜观察，结果如下：
图8为微孔骨水泥植入10周后的样品，从图中骨水泥4的微孔5内有类骨样组织6。
图9为微孔骨水泥植入后13周的样品，从图中可见骨水泥4与骨组织的界面上右少量纤维束7形成。
图10为微孔骨水泥植入25周后的样品，从图中可见骨水泥4与周围组织连成一片，并且有新生骨组织细胞3生成在骨水泥4里，细胞体较小，表面光滑，多位于细胞的周边，核呈椭圆形。
另外，如果按上述方法，在普通骨水泥中加入上述特定的改性剂，而其配方普通骨水泥与改性剂的配比不同，则得到骨膏产品，按重量份计算：普通骨水泥为1份，改性剂为0.7-1.2份。其中骨膏的优选配方为：骨水泥为1份，改性剂为1份。当配方中改性剂的分量从0.7份逐渐增大到1.2份时，机械强度逐渐减弱，成孔率逐渐增加，当改性剂选择1份时，骨膏的机械强度和成孔率均为理想。
骨膏可作为补牙的材料或承重部位骨缺损的修补材料。如果采用含抗生素的剂型，骨膏还可同时治疗骨炎或骨髓炎。
下面结合实施例说明本发明微孔骨水泥和骨膏：
[实施例1]制备微孔骨水泥
将聚甲基丙烯酸甲酯88g、过氧化苯甲酰2g和硫酸钡10g混合后，进行消毒制成100g普通骨水泥粉末；取甲基丙烯酸甲酯49ml、N，N一二甲基对苯二胺1ml混合后，加入对苯二酚制成普通骨水泥溶液，其中对苯二酚在骨水泥溶液中的浓度为每一千克中含有一百毫克。取普通骨水泥粉末40g、普通骨水泥溶液20ml，消毒后份别包装得到普通骨水泥。
将石膏2g、磷酸钙2g和氯化钠1g混合后，进行消毒，制成改性剂粉末；将改性剂粉末与4ml蒸馏水混合，制成浆状的改性剂备用；
取浆状的普通骨水泥22.5g与上述浆状的改性剂进行混合高速搅拌1-1.5分钟左右，混合搅拌均匀后即可得到微孔骨水泥。
将上述骨膏放入注射器中，注入∮8×17mm的塑料管中，经过13-15分钟(室温18℃)硬化，硬化温度小于50℃。然后，打磨成∮8×16mm的圆柱体，制成6个样品。再将样品分别放在压力试验机上，机头速度0.5mm/分，分别取压缩3mm和5mm的数据，生成压力屈服曲线，确定破坏压力，再根据各样品的平均直径，计算耐压强度。得到骨膏的耐压强度为51.85-55.93Mpa，为普通骨水泥标准强度70Mpa的74-79.9％，证明其机械强度较好。
上述制备普通骨水泥粉末时，也可以加入3g硫酸庆大霉素，而相应将聚甲基丙烯酸甲酯由88g减少为85g，从而得到含有抗生素的普通骨水泥。
[实施例2]制备骨膏
将石膏4g、纳米羟基磷灰石4g和氯化钠1g混合后，制成改性剂粉末；将改性剂粉末与8ml水混合，制成浆状的改性剂备用；按实施例1中的方法制备普通骨水泥；取浆状的普通骨水泥15g与上述浆状的改性剂进行高速混合搅拌1-1.5分钟左右，混合搅拌均匀后即可得到骨膏产品。
将上述骨膏放入注射器中，注入∮8×17mm的塑料管中，经过15-18分钟(室温18℃)硬化，硬化温度小于50℃。然后，打磨成∮8×16mm的圆柱体，制成6个样品。再将样品分别放在压力试验机上，机头速度0.5mm/分，分别取压缩3mm和5mm的数据，生成压力屈服曲线，确定破坏压力，再根据各样品的平均直径，计算耐压强度。得到骨膏的耐压强度为11.14-13.87Mpa，证明其机械强度较好。
Claims (6)
1、一种微孔骨水泥，其特征在于，由下列重量份的原料混合而成：骨水泥1份，改性剂0.2-0.7份；其中，
所述骨水泥由骨水泥固体和骨水泥溶液混合而成，每1g骨水泥固体对应0.5ml的骨水泥溶液；
所述骨水泥固体由按重量份的甲基丙烯酸甲酯聚合物、过氧化苯甲酰和硫酸钡混合而成：甲基丙烯酸甲酯聚合物88份，过氧化苯甲酰2份，硫酸钡10份；或者
所述骨水泥固体由按重量份的甲基丙烯酸甲酯聚合物、过氧化苯甲酰、硫酸庆大霉素和硫酸钡混合而成：甲基丙烯酸甲酯聚合物为85份，过氧化苯甲酰为2份，硫酸庆大霉素为3份，硫酸钡为10份；
所述骨水泥溶液由按体积百分比的98％的甲基丙烯酸甲酯与2％的N，N一二甲基对苯二胺混合后，再加入对苯二酚制成，其中对苯二酚在骨水泥溶液中的浓度为每一千克中含有一百毫克；
所述改性剂由按重量份的改性剂固体和水混合而成：改性剂固体1份，水0.5-0.9份；
所述改性剂固体由按重量份的黏合剂、促进剂和成孔剂混合而成：黏合剂30-50份，促进剂30-50份，成孔剂10-30份；
所述黏合剂为石膏或淀粉，所述促进剂为纳米羟基磷灰石或磷酸钙盐或碳酸钙，所述成孔剂为氯化钠或蔗糖。
2、根据权利要求1所述的微孔骨水泥，其特征在于，所述骨水泥固体的原料甲基丙烯酸甲酯聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯或者为甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯的共聚物。
3、根据权利要求2所述的微孔骨水泥，其特征在于，所述骨水泥为1份，所述改性剂为0.4份，其中，改性剂中水的用量为0.8份，改性剂固体的原料用量为：黏合剂40份，促进剂40份和成孔剂20份，该黏合剂为石膏，该成孔剂为氯化钠。
4、一种骨膏，其特征在于，由下列重量份的原料混合而成：骨水泥1份，改性剂0.7-1.3份；其中，
所述骨水泥由骨水泥固体和骨水泥溶液混合而成，每1g骨水泥固体对应0.5ml的骨水泥溶液；其中，
所述骨水泥固体由按重量份的甲基丙烯酸甲酯聚合物、过氧化苯甲酰、硫酸庆大霉素和硫酸钡混合而成：甲基丙烯酸甲酯聚合物85份，过氧化苯甲酰2份，硫酸庆大霉素3份，硫酸钡10份；
所述骨水泥溶液由按体积百分比的98％的甲基丙烯酸甲酯与2％的N，N一二甲基对苯二胺混合后，再加入对苯二酚制成，其中对苯二酚在骨水泥溶液中的浓度为每一千克中含有一百毫克；
所述改性剂由按重量份的改性剂固体和水混合而成：改性剂固体为1份，水为0.5-0.9份；
所述改性剂固体由按重量份的黏合剂、促进剂和成孔剂混合而成：黏合剂30-50份，促进剂30-50份，成孔剂10-30份；
所述黏合剂为石膏或淀粉，所述促进剂为纳米羟基磷灰石或磷酸钙盐或碳酸钙，所述成孔剂为氯化钠或蔗糖。
5、根据权利要求4所述的骨膏，其特征在于，所述骨水泥固体的原料甲基丙烯酸甲酯聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯或者为甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯的共聚物。
6、一种骨膏，其特征在于，由下列重量份的原料混合而成：所述骨水泥为1份，所述改性剂为0.4份，其中，所述骨水泥由骨水泥固体和骨水泥溶液混合而成，每1g骨水泥固体对应0.5ml的骨水泥溶液；其中，
所述骨水泥固体由按重量份的甲基丙烯酸甲酯聚合物、过氧化苯甲酰、硫酸庆大霉素和硫酸钡混合而成：甲基丙烯酸甲酯聚合物85份，过氧化苯甲酰2份，硫酸庆大霉素3份，硫酸钡10份；其中，
所述甲基丙烯酸甲酯聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯或者为甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯的共聚物；
所述骨水泥溶液由按体积百分比的98％的甲基丙烯酸甲酯与2％的N，N一二甲基对苯二胺混合后，再加入对苯二酚制成，其中对苯二酚在骨水泥溶液中的浓度为每一千克中含有一百毫克；
所述改性剂由按重量份的改性剂固体和水混合而成：改性剂固体为1份，改性剂中水的用量为0.8份；
所述改性剂固体由按重量份的黏合剂、促进剂和成孔剂混合而成：黏合剂40份，促进剂40份和成孔剂20份，其中，该黏合剂为石膏，该成孔剂为氯化钠。
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