CN104826170B - 一种显影性骨水泥及制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显影性骨水泥及制备方法和用途，显影性骨水泥由粉体和液体组成，粉体由聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、显影剂、过氧化苯甲酰组成，液体主要成分为甲基丙烯酸甲酯MMA单体，所述显影剂是锶盐。所述锶盐是磷酸锶、硫酸锶和碳酸锶的一种或几种组合。所述显影剂占骨水泥粉体质量的10％‑30％。本发明可用于骨质疏松等引起的骨折固定、骨缺损填充。
Description
技术领域
本发明属于骨缺损修复医用材料领域，特别涉及一种显影性骨水泥及制备方法和用途。
背景技术
随着社会发展，骨质疏松症及骨质疏松性骨折已成为世界性关注的严重公众健康社会问题，各类骨科疾病和骨损伤事件也大幅攀升，骨科生物材料的市场需求非常可观。骨质疏松症及骨质疏松性骨折的局部治疗是一种新型技术手段，在骨科手术中，经皮穿刺椎体成形术(percutaneous vertebroplasty，PVP)已成为椎体转移性肿瘤、椎体原发性肿瘤、骨质疏松引起的椎体压缩性骨折等疾病的微创治疗方法，主要通过经皮穿刺向椎体内注射PMMA骨水泥强化椎体来达到治疗目的。PMMA骨水泥是目前临床上应用最多的一种骨水泥，它由粉体和液体两部分组成。粉体主要成分为PMMA，液体主要成分是MMA单体。PMMA骨水泥可注射成型和制成任意形状，力学强度高，但目前市场上的骨水泥产品存在着一些根本性的问题，因为经皮穿刺注射时通常需要在X光机的监视下进行，以免骨水泥泄露给手术操作和病人带来危害，这就要求骨水泥具有良好的显影性，显影剂材料是骨水泥不可缺少的重要组成部分，用于显示、跟踪植入人工关节周边骨组织生长的情况。
目前骨水泥所采用的显影剂材料主要有尺寸在微米级的BaSO4或者ZrO2颗粒、钽金属粉末、含有重金属原子的络合物。虽然这些材料能够有效地起到显影效果，但是这些材料对骨水泥的性能却存在着一系列的不良影响，骨水泥颗粒和高分子基质之间相互作用力弱、结合性能差，不能形成有效的整体，容易发生骨水泥与显影剂的相分离，降低骨水泥力学性能，并且导致人工关节磨损与松动，缩短人工关节的使用寿命。
有研究表明，锶(Sr)是人体中存在的一种微量元素，与钡(Ba)元素属于同族元素。锶是一种亲骨性元素，在新骨形成的初期锶离子的浓度较高，最后锶离子在骨基质中保持一定的比例维持骨质的正常功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种显影性骨水泥及制备方法和用途，显影剂由磷酸锶、碳酸锶和硫酸锶的一种及几种组成，锶是人体中存在的一种微量元素，具有骨诱导性。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种显影性骨水泥，由粉体和液体组成，粉体由聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、显影剂、过氧化苯甲酰组成，液体主要成分为甲基丙烯酸甲酯MMA单体，所述显影剂是锶盐。
所述锶盐是磷酸锶、硫酸锶和碳酸锶的一种或几种组合。
所述显影剂占骨水泥粉体质量的10％-30％，过氧化苯甲酰占骨水泥粉体质量的0.01-5％。
所述液体由甲基丙烯酸甲酯单体，N，N二甲基对甲苯胺和对苯二酚组成。
上述的显影性骨水泥的制备方法，包括以下步骤：
(1)显影剂的细化处理，将显影剂通过研磨混合0.5-5小时，过200目筛；
(2)取过筛后的显影剂与其余骨水泥粉体在混合机中，混合3-12小时；
(3)将混合后的骨水泥粉体加入骨水泥液体调和，按质量比，粉液比例为(1.5-2.5):1，调和均匀后，注射或填充到所需部位。
上述的显影性骨水泥用于骨质疏松引起的骨折固定、骨缺损填充的用途。
本发明的有益效果是：现有的骨水泥中，一般是含有10％的硫酸钡作为骨水泥显影剂，钡占硫酸钡的质量比为58.8％，本发明中，磷酸锶中，锶占磷酸锶的质量比为57.9％，碳酸锶中，锶占碳酸锶质量比为59.2％，硫酸锶中，锶占硫酸锶的质量比为47.5％，可知三者的锶的质量比在58.8％左右，可以调整配比是锶占显影剂的质量比与钡相同，来显影满足骨水泥的使用。显影性骨水泥的抗压强度在50MPa以上。
附图说明
图1是锶显影骨水泥与钡显影骨水泥的的X光图对比。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
本发明的骨水泥的基本原料与现有技术是相同的，可以参考现有技术，所以不再叙述，本发明与现有技术的不同点是显影剂的不同，下面进行详细的说明：
本发明的显影性骨水泥，由粉体和液体组成，粉体由聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、显影剂、过氧化苯甲酰组成，液体主要成分为甲基丙烯酸甲酯MMA单体，所述显影剂是锶盐。
所述锶盐是磷酸锶、硫酸锶和碳酸锶的一种或几种组合。
所述显影剂占骨水泥粉体质量的10％-30％，过氧化苯甲酰占骨水泥粉体质量的0.01-5％。
所述液体由甲基丙烯酸甲酯单体，N，N二甲基对甲苯胺和对苯二酚组成。
上述的显影性骨水泥的制备方法，包括以下步骤：
(1)显影剂的细化处理，将显影剂通过研磨混合0.5-5小时，过200目筛；
(2)取过筛后的显影剂与其余骨水泥粉体在混合机中，混合3-12小时；
(3)将混合后的骨水泥粉体加入骨水泥液体调和，按质量比，粉液比例为(1.5-2.5):1，调和均匀后，注射或填充到所需部位。
上述的显影性骨水泥用于骨质疏松引起的骨折固定、骨缺损填充的用途。
粉体的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、过氧化苯甲酰为常规的比例和选择，液液体由甲基丙烯酸甲酯单体，N，N二甲基对甲苯胺和对苯二酚组成，也是常规的比例和选择，在此不再叙述。
实施例1：磷酸锶作为显影剂制备显影性骨水泥
(1)将磷酸锶研磨3小时，研磨后在振动筛上过200目筛；
(2)过筛后，将磷酸锶与PMMA、过氧化苯甲酰粉体在混合机中混合，混合12小时，过氧化苯甲酰占骨水泥粉体质量的含量为0.5％；
(3)将混合后的骨水泥粉体加入骨水泥液体调和，粉液比例为2:1(质量比，下同)，调和均匀后，注射或填充到所需部位。
骨水泥性能对比如表1所示，从其固化体的X光照片(见图1)可见，与添加硫酸钡显影的骨水泥相对比，磷酸锶含量为10％时，亮度无差别，骨水泥的固化时间为12min，抗压强度为57.25MPa；磷酸锶含量为30％时，磷酸锶显影亮度稍低，骨水泥的固化时间在16min左右，抗压强度为55.3MPa，低于钡显影骨水泥10.6MPa。
表1 锶显影骨水泥与钡显影骨水泥的性能对比
| 固液比 | 显影剂 | 含量 | 注射时间 | 固化时间 | 抗压强度 |
| 2 | 磷酸锶 | 10％ | 6.5min | 12min | 57.25±2.8MPa |
| 2 | 碳酸锶 | 10％ | 7min | 14.5min | 51.03±2.3MPa |
| 2 | 硫酸锶 | 10％ | 6min | 11min | 65.3±2.4MPa |
| 2 | 磷酸锶 | 30％ | 8min | 16min | 55.3±4.2MPa |
| 2 | 碳酸锶 | 30％ | 8.5min | 19min | 74.7±6.1MPa |
| 2 | 硫酸锶 | 30％ | 8min | 15.5min | 75.2±4.0MPa |
| 2 | 硫酸钡 | 10％ | 7min | 12min | 59.6±3.1MPa |
| 2 | 硫酸钡 | 30％ | 8min | 15.5min | 66.9±5.7MPa |
实施例2：碳酸锶作为显影剂制备显影性骨水泥
(1)将碳酸锶研磨3小时，研磨后在振动筛上过200目筛；
(2)过筛后，将碳酸锶与PMMA、过氧化苯甲酰粉体在混合机中混合，混合12小时，过氧化苯甲酰占骨水泥粉体质量的含量为0.5％；
(3)将混合后的骨水泥粉体加入骨水泥液体调和，粉液比例为2:1，调和均匀后，注射或填充到所需部位。
骨水泥性能对比如表1所示，从骨水泥的X光照片(见图1)可见，与添加硫酸钡显影的骨水泥相对比，碳酸锶含量为10％时，亮度无差别，骨水泥的固化时间为14.5min，延长2min，抗压强度为51.03MPa，低于钡显影骨水泥8.6MPa；碳酸锶含量为30％时，碳酸锶显影亮度稍低，骨水泥的固化时间为18min，比未添加硫酸钡的骨水泥固化时间延长3.5min，抗压强度为74.7MPa，高于钡显影骨水泥7.8MPa。
实施例3：硫酸锶作为显影剂制备显影性骨水泥
(1)将硫酸锶研磨3小时，研磨后在振动筛上过200目筛；
(2)过筛后，将硫酸锶与PMMA、过氧化苯甲酰粉体在混合机中混合，混合12小时，过氧化苯甲酰占骨水泥粉体质量的含量为0.5％；
(3)将混合后的骨水泥粉体加入骨水泥液体调和，粉液比例为2:1，调和均匀后，注射或填充到所需部位。
骨水泥性能对比如表1所示，从骨水泥的X光照片(见图1)可见，与添加硫酸钡显影的骨水泥相对比，硫酸锶含量为10％时，亮度无差别，骨水泥的固化时间为11min，加快1min，抗压强度为65.3MPa，高于钡显影骨水泥5.7MPa；硫酸锶含量为30％时，硫酸锶显影亮度稍低，骨水泥的固化时间为15.5min，抗压强度为75.2MPa，高于钡显影骨水泥8.3MPa。
实施例4-6
(1)将硫酸锶、磷酸锶、碳酸锶混合研磨4小时，研磨后在振动筛上过200目筛；
(2)过筛后，将混合显影剂与PMMA、过氧化苯甲酰粉体在混合机中混合，混合12小时，显影剂占骨水泥粉体质量的含量为10％，过氧化苯甲酰占骨水泥粉体质量的含量为1％；
(3)将混合后的骨水泥粉体加入骨水泥液体调和，粉液比例为2:1，调和均匀后，注射或填充到所需部位。
骨水泥性能对比如表2所示，与添加硫酸钡显影的骨水泥相对比，骨水泥的固化时间为10-11min，快于钡显影骨水泥1-2min，碳酸锶含量为5％时，抗压强度为68.64MPa，高于钡显影骨水泥9.04MPa；磷酸锶含量为5％时，抗压强度为66.08MPa，高与钡显影骨水泥6.48MPa；硫酸锶含量为5％是，抗压强度为55.98MPa，稍低于钡显影骨水泥。
表2 混合10％显影骨水泥与钡显影骨水泥的性能对比
实施例7-9：
(1)将硫酸锶、磷酸锶、碳酸锶混合研磨5小时，研磨后在振动筛上过200目筛；
(2)过筛后，将混合显影剂与PMMA、过氧化苯甲酰粉体在混合机中混合，混合12小时，显影剂占骨水泥粉体质量的含量为30％，过氧化苯甲酰占骨水泥粉体质量的含量为2％；
(3)将混合后的骨水泥粉体加入骨水泥液体调和，粉液比例为2:1，调和均匀后，注射或填充到所需部位。
骨水泥性能对比如表3所示，与添加硫酸钡显影的骨水泥相对比，骨水泥的固化时间为15-16min，与钡显影骨水泥相近，但抗压强度低于钡显影骨水泥，各含10％时，低于钡显影骨水泥达12.14MPa。
表3 混合30％显影骨水泥与钡显影骨水泥的性能对比
图1是锶显影骨水泥与钡显影骨水泥的的X光图对比，样品平均厚度为2mm，如图1所示，上面两行为显影剂含量为10％的骨水泥的显影性照片，下面两行为显影剂含量为30％的骨水泥的显影性照片。由图可知，显影剂含量为10％时，四种显影剂的亮度基本无差别，说明锶显影剂可以用于显示、跟踪植入人工关节周边骨组织生长的情况；显影剂含量为30％是，钡显影效果最好，其次为碳酸锶，满足骨科手术的需要。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (4)
1.一种显影性骨水泥，由粉体和液体组成，粉体由聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、显影剂、过氧化苯甲酰组成，液体主要成分为甲基丙烯酸甲酯MMA单体，其特征在于，所述显影剂是磷酸锶、硫酸锶和碳酸锶的组合，显影剂占骨水泥粉体质量的10％－30％，显影剂的粒度小于200目。
2.根据权利要求1所述的显影性骨水泥，其特征在于，所述液体由甲基丙烯酸甲酯单体，N，N二甲基对甲苯胺和对苯二酚组成。
3.一种如权利要求1所述的显影性骨水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)显影剂的细化处理，将显影剂通过研磨混合0.5－5小时，过200目筛；
(2)取过筛后的显影剂与其余骨水泥粉体在混合机中，混合3－12小时；
(3)将混合后的骨水泥粉体加入骨水泥液体调和，按质量比，粉液比例为(1.5－2.5)：1，调和均匀后，注射或填充到所需部位。
4.如权利要求1所述的显影性骨水泥用于骨质疏松引起的骨折固定、骨缺损填充的用途。
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