CN106267365A - 一种增强活性可注射骨水泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强活性可注射骨水泥及其制备方法，其骨水泥包括如下组分为：磷酸三钙、聚乳酸、硫酸钙、珊瑚粉、阿魏酸、丝素蛋白、滑石粉、硫酸钡、鹿瓜多肽、天麻素、维生素C、氧化锌、草酸钽、聚醚醚酮、聚乙烯吡咯烷酮、甲基‑β‑环糊精、马来酰化壳聚糖、生理盐水。本发明的可注射骨水泥具有良好的可注射性，且抗压强度和抗弯强度高，满足骨修复材料的力学性能的要求。此外，本发明的骨水泥细胞相容性好，具有较好的骨传导性，有利于促进骨组织自愈合修复，提高骨水泥与骨的结合牢固性，以满足更好的临床应用需求。

Description

一种增强活性可注射骨水泥及其制备方法
技术领域
本发明属于医用材料技术领域，具体涉及一种增强活性可注射骨水泥及其制备方法。
背景技术
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥是目前临床上应用最多的一种普通骨水泥，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，力学强度较高，但PMMA骨水泥还存在一些局限性，例如单体具有一定的毒性，生物相容性较差，注入人体后不能吸收降解，同时其无成骨作用，与骨结合不牢固，易松动，并且聚合过程中为放热反应，局部温度高达100℃，若发生渗漏可能造成神经等功能损伤。因此，为了解决以上至少一种技术问题，我们提供一种增强活性可注射骨水泥，提高骨水泥的可注射性、生物相容性、骨传导性以及成骨性能，同时提高骨水泥与骨的结合牢固性，以满足更好的临床应用需求。
发明内容
为此，本发明提供一种增强活性可注射骨水泥及其制备方法，解决上述技术问题中的至少一种不足。
为此，本发明提供一种增强活性可注射骨水泥，包括如下组分，按重量份数计为：磷酸三钙35-48份、聚乳酸16-25份、硫酸钙9-18份、珊瑚粉2-7份、阿魏酸1-4份、丝素蛋白2-5份、滑石粉4-8份、硫酸钡6-11份、鹿瓜多肽0.5-3份、天麻素2-6份、维生素C 4-9份、氧化锌2-6份、草酸钽0.7-4份、聚醚醚酮3-9份、聚乙烯吡咯烷酮2-6份、甲基-β-环糊精1-4份、马来酰化壳聚糖5-11份、生理盐水45-67份。
根据本发明的一个实施方式，其中，包括如下组分，按重量份数计为：磷酸三钙37-46份、聚乳酸18-23份、硫酸钙10-17份、珊瑚粉3-6份、阿魏酸1.5-3.2份、丝素蛋白2.4-4.1份、滑石粉4.6-7份、硫酸钡6.5-9份、鹿瓜多肽0.8-2.5份、天麻素2.3-5.1份、维生素C 4.7-8.4份、氧化锌3-5.6份、草酸钽0.9-2.5份、聚醚醚酮3.6-8.2份、聚乙烯吡咯烷酮2.4-5.2份、甲基-β-环糊精1.3-3.2份、马来酰化壳聚糖5.8-10.3份、生理盐水48-63份。
根据本发明的一个实施方式，其中，包括如下组分，按重量份数计为：磷酸三钙43份、聚乳酸21份、硫酸钙15份、珊瑚粉4份、阿魏酸2.5份、丝素蛋白2.9份、滑石粉5.3份、硫酸钡7.2份、鹿瓜多肽1.7份、天麻素3.6份、维生素C 5.8份、氧化锌4.3份、草酸钽1.2份、聚醚醚酮4.7份、聚乙烯吡咯烷酮3.5份、甲基-β-环糊精1.9份、马来酰化壳聚糖7.3份、生理盐水55份。
根据本发明的一个实施方式，其中，所述珊瑚粉的粒度为200目，所述氧化锌的尺寸为100-200nm。
为此，本发明提供一种增强活性可注射骨水泥的制备方法，具体制备步骤为：
S1、将聚乳酸、鹿瓜多肽、天麻素、维生素C、阿魏酸和生理盐水混合搅拌均匀，得到溶液A，备用；
S2、将磷酸三钙、硫酸钙、氧化锌和草酸钽加入蒸馏水中，加热搅拌均匀；
S3、然后加入硫酸钡、珊瑚粉和滑石粉，在混合均匀，再加入聚醚醚酮和聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，得到混合料B；
S4、将混合料B中蒸馏水蒸干后，以3-15℃/min的升温速率升温至300-500℃下并保温2-5小时，自然冷却至室温，取出后用酒精研磨，并在60℃下干燥8-16小时，得到粉料C；
S5、将粉料C、甲基-β-环糊精、马来酰化壳聚糖、丝素蛋白与步骤S1中的溶液A混合均匀，即得增强活性可注射骨水泥。
根据本发明的一个实施方式，其中，步骤S2中，加热至80-110℃，搅拌速度为300-600rpm。
根据本发明的一个实施方式，其中，步骤S4中，以7℃/min的升温速率升温至450℃下并保温3小时。
根据本发明的一个实施方式，其中，步骤S4中，研磨的细度为200-300目。
本发明的有益效果为：
本发明提供的可注射骨水泥具有良好的可注射性，且抗压强度达65.4-76.8MPa，抗弯强度达51.3-53.9MPa，满足骨修复材料的力学性能的要求。将所制备的骨水泥样品进行细胞试验，细胞增值生长显著，显示良好的细胞相容性。此外，将本发明制备的骨水泥植入小鼠骨缺损部位6个月后，发现在骨水泥周围存在类似细胞的物质，说明该骨水泥具有较好的骨传导性，有利于促进骨组织自愈合修复，提高骨水泥与骨的结合牢固性，以满足更好的临床应用需求。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种增强活性可注射骨水泥，包括如下组分，按重量份数计为：磷酸三钙35份、聚乳酸16份、硫酸钙9份、珊瑚粉2份、阿魏酸1份、丝素蛋白2份、滑石粉4份、硫酸钡6份、鹿瓜多肽0.5份、天麻素2份、维生素C 4份、氧化锌2份、草酸钽0.7份、聚醚醚酮3份、聚乙烯吡咯烷酮2份、甲基-β-环糊精1份、马来酰化壳聚糖5份、生理盐水45份。
一种增强活性可注射骨水泥的制备方法，具体制备步骤为：
S1、将聚乳酸、鹿瓜多肽、天麻素、维生素C、阿魏酸和生理盐水混合搅拌均匀，得到溶液A，备用；
S2、将磷酸三钙、硫酸钙、氧化锌和草酸钽加入蒸馏水中，加热至80℃，以搅拌速度为300rpm搅拌均匀；
S3、然后加入硫酸钡、珊瑚粉和滑石粉，在混合均匀，再加入聚醚醚酮和聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，得到混合料B；
S4、将混合料B中蒸馏水蒸干后，以3℃/min的升温速率升温至300℃下并保温2小时，自然冷却至室温，取出后用酒精研磨，其研磨的细度为200-300目，并在60℃下干燥8小时，得到粉料C；
S5、将粉料C、甲基-β-环糊精、马来酰化壳聚糖、丝素蛋白与步骤S1中的溶液A混合均匀，即得增强活性可注射骨水泥。
实施例2
一种增强活性可注射骨水泥，包括如下组分，按重量份数计为：磷酸三钙48份、聚乳酸25份、硫酸钙18份、珊瑚粉7份、阿魏酸4份、丝素蛋白5份、滑石粉8份、硫酸钡11份、鹿瓜多肽3份、天麻素6份、维生素C 9份、氧化锌6份、草酸钽4份、聚醚醚酮9份、聚乙烯吡咯烷酮6份、甲基-β-环糊精4份、马来酰化壳聚糖11份、生理盐水67份。
一种增强活性可注射骨水泥的制备方法，具体制备步骤为：
S1、将聚乳酸、鹿瓜多肽、天麻素、维生素C、阿魏酸和生理盐水混合搅拌均匀，得到溶液A，备用；
S2、将磷酸三钙、硫酸钙、氧化锌和草酸钽加入蒸馏水中，加热至110℃，以搅拌速度为600rpm搅拌均匀；
S3、然后加入硫酸钡、珊瑚粉和滑石粉，在混合均匀，再加入聚醚醚酮和聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，得到混合料B；
S4、将混合料B中蒸馏水蒸干后，以15℃/min的升温速率升温至500℃下并保温5小时，自然冷却至室温，取出后用酒精研磨，其研磨的细度为200-300目，并在60℃下干燥16小时，得到粉料C；
S5、将粉料C、甲基-β-环糊精、马来酰化壳聚糖、丝素蛋白与步骤S1中的溶液A混合均匀，即得增强活性可注射骨水泥。
实施例3
一种增强活性可注射骨水泥，包括如下组分，按重量份数计为：磷酸三钙37份、聚乳酸18份、硫酸钙10份、珊瑚粉3份、阿魏酸1.5份、丝素蛋白2.4份、滑石粉4.6份、硫酸钡6.5份、鹿瓜多肽0.8份、天麻素2.3份、维生素C 4.7份、氧化锌3份、草酸钽0.9份、聚醚醚酮3.6份、聚乙烯吡咯烷酮2.4份、甲基-β-环糊精1.3份、马来酰化壳聚糖5.8份、生理盐水48份。
一种增强活性可注射骨水泥的制备方法，具体制备步骤为：
S1、将聚乳酸、鹿瓜多肽、天麻素、维生素C、阿魏酸和生理盐水混合搅拌均匀，得到溶液A，备用；
S2、将磷酸三钙、硫酸钙、氧化锌和草酸钽加入蒸馏水中，加热至90℃，以搅拌速度为450rpm搅拌均匀；
S3、然后加入硫酸钡、珊瑚粉和滑石粉，在混合均匀，再加入聚醚醚酮和聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，得到混合料B；
S4、将混合料B中蒸馏水蒸干后，以3~15℃/min的升温速率升温至380℃下并保温4小时，自然冷却至室温，取出后用酒精研磨，其研磨的细度为200-300目，并在60℃下干燥12小时，得到粉料C；
S5、将粉料C、甲基-β-环糊精、马来酰化壳聚糖、丝素蛋白与步骤S1中的溶液A混合均匀，即得增强活性可注射骨水泥。
实施例4
一种增强活性可注射骨水泥，包括如下组分，按重量份数计为：磷酸三钙46份、聚乳酸23份、硫酸钙17份、珊瑚粉6份、阿魏酸3.2份、丝素蛋白4.1份、滑石粉7份、硫酸钡9份、鹿瓜多肽2.5份、天麻素5.1份、维生素C 48.4份、氧化锌5.6份、草酸钽2.5份、聚醚醚酮8.2份、聚乙烯吡咯烷酮5.2份、甲基-β-环糊精3.2份、马来酰化壳聚糖10.3份、生理盐水63份。
一种增强活性可注射骨水泥的制备方法，具体制备步骤为：
S1、将聚乳酸、鹿瓜多肽、天麻素、维生素C、阿魏酸和生理盐水混合搅拌均匀，得到溶液A，备用；
S2、将磷酸三钙、硫酸钙、氧化锌和草酸钽加入蒸馏水中，加热至102℃，以搅拌速度为480rpm搅拌均匀；
S3、然后加入硫酸钡、珊瑚粉和滑石粉，在混合均匀，再加入聚醚醚酮和聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，得到混合料B；
S4、将混合料B中蒸馏水蒸干后，以3~15℃/min的升温速率升温至360℃下并保温3小时，自然冷却至室温，取出后用酒精研磨，其研磨的细度为200-300目，并在60℃下干燥10小时，得到粉料C；
S5、将粉料C、甲基-β-环糊精、马来酰化壳聚糖、丝素蛋白与步骤S1中的溶液A混合均匀，即得增强活性可注射骨水泥。
实施例5
一种增强活性可注射骨水泥，包括如下组分，按重量份数计为：磷酸三钙43份、聚乳酸21份、硫酸钙15份、珊瑚粉4份、阿魏酸2.5份、丝素蛋白2.9份、滑石粉5.3份、硫酸钡7.2份、鹿瓜多肽1.7份、天麻素3.6份、维生素C 5.8份、氧化锌4.3份、草酸钽1.2份、聚醚醚酮4.7份、聚乙烯吡咯烷酮3.5份、甲基-β-环糊精1.9份、马来酰化壳聚糖7.3份、生理盐水55份。
一种增强活性可注射骨水泥的制备方法，具体制备步骤为：
S1、将聚乳酸、鹿瓜多肽、天麻素、维生素C、阿魏酸和生理盐水混合搅拌均匀，得到溶液A，备用；
S2、将磷酸三钙、硫酸钙、氧化锌和草酸钽加入蒸馏水中，加热至95℃，以搅拌速度为500rpm搅拌均匀；
S3、然后加入硫酸钡、珊瑚粉和滑石粉，在混合均匀，再加入聚醚醚酮和聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，得到混合料B；
S4、将混合料B中蒸馏水蒸干后，以7℃/min的升温速率升温至450℃下并保温3小时，自然冷却至室温，取出后用酒精研磨，其研磨的细度为200-300目，并在60℃下干燥14小时，得到粉料C；
S5、将粉料C、甲基-β-环糊精、马来酰化壳聚糖、丝素蛋白与步骤S1中的溶液A混合均匀，即得增强活性可注射骨水泥。
对比例1
本对比例的原料和制备方法同实施例2，不同之处在于，不含有丝素蛋白、珊瑚粉和鹿瓜多肽。
对比例2
本对比例的原料和制备方法同实施例2，不同之处在于，不含有草酸钽、天麻素和甲基-β-环糊精。
性能测试
将实施例1-5和对比例1和2制备的骨水泥填入按照ISO5833:2002制作的不锈钢骨水泥模具中，一小时后制成直径为6mm，高12mm的圆柱体样品，对样品按照行业标准进行相关性能测试，其测试结果为：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2
抗压强度/MPa 68.2 65.4 73.5 71.8 76.8 59.1 61.7
抗弯强度/MPa 51.3 49.2 52.4 51.7 53.9 48.3 46.5
可注射性/% 89.2 84.6 92.5 90.6 93.8 83.1 82.5
由上表可知，本发明提供的可注射骨水泥具有良好的可注射性，且抗压强度达65.4-76.8MPa，抗弯强度达51.3-53.9MPa，满足骨修复材料的力学性能的要求。将所制备的骨水泥样品进行细胞试验，细胞增值生长显著，显示良好的细胞相容性。此外，将本发明制备的骨水泥植入小鼠骨缺损部位6个月后，发现在骨水泥周围存在类似细胞的物质，说明该骨水泥具有较好的骨传导性，有利于促进骨组织自愈合修复，提高骨水泥与骨的结合牢固性，以满足更好的临床应用需求。

Claims (8)

1.一种增强活性可注射骨水泥，其特征在于，包括如下组分，按重量份数计为：磷酸三钙35-48份、聚乳酸16-25份、硫酸钙9-18份、珊瑚粉2-7份、阿魏酸1-4份、丝素蛋白2-5份、滑石粉4-8份、硫酸钡6-11份、鹿瓜多肽0.5-3份、天麻素2-6份、维生素C 4-9份、氧化锌2-6份、草酸钽0.7-4份、聚醚醚酮3-9份、聚乙烯吡咯烷酮2-6份、甲基-β-环糊精1-4份、马来酰化壳聚糖5-11份、生理盐水45-67份。
2.根据权利要求1所述的增强活性可注射骨水泥，其特征在于，包括如下组分，按重量份数计为：磷酸三钙37-46份、聚乳酸18-23份、硫酸钙10-17份、珊瑚粉3-6份、阿魏酸1.5-3.2份、丝素蛋白2.4-4.1份、滑石粉4.6-7份、硫酸钡6.5-9份、鹿瓜多肽0.8-2.5份、天麻素2.3-5.1份、维生素C 4.7-8.4份、氧化锌3-5.6份、草酸钽0.9-2.5份、聚醚醚酮3.6-8.2份、聚乙烯吡咯烷酮2.4-5.2份、甲基-β-环糊精1.3-3.2份、马来酰化壳聚糖5.8-10.3份、生理盐水48-63份。
3.根据权利要求1所述的增强活性可注射骨水泥，其特征在于，包括如下组分，按重量份数计为：磷酸三钙43份、聚乳酸21份、硫酸钙15份、珊瑚粉4份、阿魏酸2.5份、丝素蛋白2.9份、滑石粉5.3份、硫酸钡7.2份、鹿瓜多肽1.7份、天麻素3.6份、维生素C 5.8份、氧化锌4.3份、草酸钽1.2份、聚醚醚酮4.7份、聚乙烯吡咯烷酮3.5份、甲基-β-环糊精1.9份、马来酰化壳聚糖7.3份、生理盐水55份。
4.根据权利要求1所述的增强活性可注射骨水泥，其特征在于，所述珊瑚粉的粒度为200目，所述氧化锌的尺寸为100-200nm。
5.如权利要求1-4任一所述的增强活性可注射骨水泥的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
S1、将聚乳酸、鹿瓜多肽、天麻素、维生素C、阿魏酸和生理盐水混合搅拌均匀，得到溶液A，备用；
S2、将磷酸三钙、硫酸钙、氧化锌和草酸钽加入蒸馏水中，加热搅拌均匀；
S3、然后加入硫酸钡、珊瑚粉和滑石粉，在混合均匀，再加入聚醚醚酮和聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，得到混合料B；
S4、将混合料B中蒸馏水蒸干后，以3-15℃/min的升温速率升温至300-500℃下并保温2-5小时，自然冷却至室温，取出后用酒精研磨，并在60℃下干燥8-16小时，得到粉料C；
S5、将粉料C、甲基-β-环糊精、马来酰化壳聚糖、丝素蛋白与步骤S1中的溶液A混合均匀，即得增强活性可注射骨水泥。
6.根据权利要求5所述的增强活性可注射骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤S2中，加热至80-110℃，搅拌速度为300-600rpm。
7.根据权利要求5所述的增强活性可注射骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤S4中，以7℃/min的升温速率升温至450℃下并保温3小时。
8.根据权利要求5所述的增强活性可注射骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤S4中，研磨的细度为200-300目。
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