CN104353117B - 一种使骨水泥后续产生热量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使骨水泥后续产生热量的方法，让骨水泥达到杀死周围肿瘤细胞的温度。一种使骨水泥后续产生热量的方法，包括以下步骤：将纳米金和丙烯酸树脂骨水泥的粉料混匀形成混合物；将丙烯酸树脂骨水泥的液料倒入上述混合物内，充分搅拌至拉丝期或面团早期；待丙烯酸树脂骨水泥固化后，再根据肿瘤细胞的存活或发展情况，利用红外线照射骨水泥块即可。本发明骨水泥和纳米金混合不仅对破坏的骨组织起到加固和治疗的作用，并可通过后续的红外线照射，使体内的骨水泥达到成一定的温度，杀灭周围的肿瘤细胞，提高治疗骨肿瘤的远期疗效。

Description

一种使骨水泥后续产生热量的方法
技术领域
本发明涉及骨水泥热量的释放，具体涉及一种使骨水泥热量释放的方法，应用于椎体、长骨、不规则骨的原发和继发恶性骨肿瘤等领域。
背景技术
肿瘤患者日渐增多，相应的骨骼原发和继发恶性肿瘤相应增多，骨肿瘤对骨组织形成破坏溶解，导致骨骼承重能力降低或消失，引起剧烈疼痛和活动障碍；骨组织破坏后在病灶处形成软组织肿块，通过占位效应或直接浸润侵及正常组织和神经，影响到患者的行动能力甚至导致截瘫。骨肿瘤严重影响患者的生存质量，并时刻威胁到患者的生命。常规放化疗无法改善骨骼的承重能力，多磷酸盐见效慢、疗效不明确，外科手术切除创伤大、复发率高。射频消融术因骨组织对器械的阻挡而无法按照预定计划实施治疗，到不到将肿瘤完全灭活的目的，并且无加固骨骼、增加承重能力的作用。
丙烯酸树脂骨水泥灌注治疗骨肿瘤在加固骨骼和缓解疼痛方面作用已得到证实，骨水泥在体内凝固时，可释放聚合热的温度约在50℃左右，而肿瘤细胞在高于42.5℃时就会出现不可逆的损伤和死亡，骨细胞与骨形态发生蛋白(BMP)能耐受60℃温度30min而保持其活力，脊神经根在40℃持续5min不影响功能，60℃～70℃时才出现神经纤维的组织学损害表现，[参见文献：胡永成，王继芳，卢世壁，等．微波加热对脱钙骨基质诱导活性的影响．中华外科杂志，1997，35(9)：564—567．KonnoS,etal.TheEuropeanSpineSocietyAcroMedPrize1994.Acutethermalnerverootinjury.EurSpineJ.1994;3(6):299-302.]因此其聚合热可杀伤肿瘤细胞，对正常细胞影响较小。丙烯酸树脂骨水泥在体内的聚合热温度降低较快，1～3min分钟后下降至人体温度，因此对肿瘤治疗效果有限。丙烯酸树脂骨水泥无生物活性和降解性，通过丙烯酸树脂骨水泥载药治疗骨肿瘤，因为丙烯酸树脂骨水泥无生物活性和降解性，大部分抗肿瘤药物包埋于骨水泥深部无法释放而导致治疗效果不佳。专利CN101288781B公开了一种促进载抗生素骨水泥局部药物释放的方法，通过验证药物释放效果并不理想。而将125I混入骨水泥内，通过内部放射治疗骨肿瘤，因125I的照射半径的局限和粒子分布的不确定性，以及125I存在半衰期，整体治疗效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使骨水泥后续产生热量的方法，以使骨水泥在需要的时候产生热量。
为了实现上述目的，本发明通过以下步骤实现：
一种使骨水泥后续产生热量的方法，包括以下步骤：
a.将纳米金和丙烯酸树脂骨水泥的粉料混匀形成混合物；
b.将丙烯酸树脂骨水泥的液料倒入上述混合物内，充分搅拌至拉丝后期或面团早期；
c.待丙烯酸树脂骨水泥固化后，利用红外线照射即可。
上述使骨水泥后续产生热量的方法优选方案，步骤a中每20g丙烯酸树脂骨水泥的粉料中加入金纳米为0.1mg～0.6mg
上述使骨水泥后续产生热量的方法优选方案，步骤c中红外线波长为550nm～1550nm。
上述使骨水泥后续产生热量的方法优选方案，纳米金为金纳米棒、金纳米壳球体或金纳米笼。
上述使骨水泥后续产生热量的方法优选方案，纳米金为金纳米棒，直径为10～40nm，长度30nm～100nm。
上述使骨水泥后续产生热量的方法优选方案，固化时间为24h。
上述使骨水泥后续产生热量的方法优选方案，丙烯酸树脂骨水泥为天津市合成材料工业研究所的丙烯酸树脂骨水泥系列和德国HeraeusMedicalGmbH的OSTEOPAL系列。
本发明的有益效果是：
1、本发明将纳米金与骨水泥联用，并未改变骨水泥自身的力学性能和聚合时热量的释放，对骨水泥的流动性和灌注压力无影响；
2、本发明利用红外线照射，通过激光发生器产生的辐射能够以微弱的损失穿透生物体组织，并形成一定的照射面积，因此对纳米金在骨水泥内的分布要求不大，照射范围内的纳米金都可将光能转化为热能，使骨水泥升高到可杀死周围肿瘤细胞的温度，达到后续治疗肿瘤的目的；
3、本发明中采用的骨水泥和纳米金为可为商用产品，且生物相容性好。
4、本发明骨水泥和纳米金混合不仅对破坏的骨组织起到加固的作用，并可通过后期的红外线的照射，使体内的骨水泥块形成一定的温度，杀灭周围的肿瘤细胞，提高治疗骨肿瘤的远期疗效。
附图说明
图1是金纳米棒骨水泥和普通骨水泥体外聚合释放的温度曲线图。
图2是红外线照射金纳米棒骨水泥的温度改变曲线图。
图3是红外线照射加入不同质量的金纳米棒骨水泥温度改变曲线图。
具体实施方式
实施例1：
组1：丙烯酸树脂骨水泥的粉料20g和0.5mg金纳米棒充分搅拌混合，加入10ml液料，充分搅拌至拉丝后期或面团早期，注入直径为1.5cm圆柱形模具成形，插入测试温度范围为0～200℃的温度计。
组2：另一份为丙烯酸树脂骨水泥的粉料20g直接加入10ml丙烯酸树脂骨水泥的液料后注入直径为1.5cm圆柱形模具成形，插入测试温度范围为0～200℃的温度计。
分别记录两者的温度改变，具体结果参见图1。结果显示加入金纳米棒的骨水泥和普通骨水泥无差别，金纳米棒对骨水泥聚合释热无影响。
实施例2：不同浓度的金纳米棒的体外温度释放
将丙烯酸树脂骨水泥的粉料20g与0.1mg~0.6mg金纳米棒混匀形成混合物；将丙烯酸树脂骨水泥的液料10ml倒入上述混合物内，充分搅拌至拉丝期或面团早期，注入直径为1.5cm圆柱形模具成形，插入测试温度范围为0～200℃的温度计；待丙烯酸树脂骨水泥固化24h，利用红外线照射，红外线波长为550nm～1550nm。金纳米棒直径为10～40nm，长度30nm～100nm。图2表面红外光的能量能够被纳米金转化为热量，提高了骨水泥聚合热温度。
实施例3：不同浓度的金纳米棒和普通骨水泥的力学强度
丙烯酸树脂骨水泥的粉料20g分别与0.1mg、0.3mg和0.5mg金纳米棒充分搅拌混合，加入10ml丙烯酸树脂骨水泥的粉料，充分搅拌至拉丝后期或面团早期，注入直径为1.5cm圆柱形模具成形，插入测试温度范围为0~200℃的温度计。丙烯酸树脂骨水泥固化后固化24小时后，将红外激光发生器与丙烯酸树脂骨水泥块距离15cm处照射，三者温度改变见图3。结果显示丙烯酸树脂骨水泥温度增加的速率和度数与加入的金纳米棒数量密切相关。。
实施例4
丙烯酸树脂骨水泥的粉料20g分别与0.1mg、0.3mg和0.5mg金纳米棒充分搅拌混合，加入10nl丙烯酸树脂骨水泥的液料，充分搅拌成糊状，注入直径为1.0cm圆柱形模具成形，做成高度1cm的圆柱体，与丙烯酸树脂骨水泥块在电子万能试验机（CMT4000）下测试，检测结果显示其压缩性能无统计学意义。
上述各个实施例中，丙烯酸树脂骨水泥为天津市合成材料工业研究所的丙烯酸树脂骨水泥系列和德国HeraeusMedicalGmbH的OSTEOPAL系列。
上述各个实施例中，选用长春新产业光电技术有限公司生产的MED-III-808型红外激光器，最大功率为2.5W，功率可调，可产生红外线波长808nm。
上述各个实施例中，采用了金纳米棒，当然本领域人员想到可以采用金纳米壳球体或金纳米笼代替金纳米棒。
上述优选实施例只是用于说明和解释本发明的内容，并不构成对本发明内容的限制。尽管发明人已经对本发明做了较为详细地列举，但是，本领域的技术人员根据发明内容部分和实施例所揭示的内容，能对所描述的具体实施例做各种各样的修改或/和补充或采用类似的方式来替代是显然的，并能实现本发明的技术效果，因此，此处不再一一赘述。本发明中出现的术语用于对本发明技术方案的阐述和理解，并不构成对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种使骨水泥后续产生热量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.将纳米金和丙烯酸树脂骨水泥的粉料混匀形成混合物；
b.将丙烯酸树脂骨水泥的液料倒入上述混合物内，充分搅拌至拉丝后期或面团早期；
c.待丙烯酸树脂骨水泥固化，固化时间为6～24h，利用红外线照射即可；
步骤a中每20g丙烯酸树脂骨水泥的粉料中加入纳米金为0.1mg～0.6mg，丙烯酸树脂骨水泥的液料为10ml。
2.根据权利要求1所述使骨水泥后续产生热量的方法，其特征在于：步骤c中红外线波长为550nm～1550nm。
3.根据权利要求1或2所述使骨水泥后续产生热量的方法，其特征在于：纳米金为金纳米棒、金纳米壳球体或金纳米笼。
4.根据权利要求3所述使骨水泥后续产生热量的方法，其特征在于：纳米金为金纳米棒，直径为10～40nm，长度30nm～100nm。
5.根据权利要求1或2所述使骨水泥后续产生热量的方法，其特征在于：丙烯酸树脂骨水泥为天津市合成材料工业研究所的丙烯酸树脂骨水泥系列和德国HeraeusMedicalGmbH的OSTEOPAL系列。
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