CN107569719A - Ct造影剂改性可注射型骨水泥制备方法及其产品和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种CT造影剂改性可注射型骨水泥制备方法及其产品和应用，采用固相反应法将原料磷酸氢钙与碳酸钙混合，煅烧并急速冷却至室温，球磨制备α‑TCP粉末；将α‑TCP粉末加入明胶水溶液，高速搅拌后进行冷冻干燥，得到明胶改性的骨水泥粉末；配制质量分数1‑5%的磷酸氢钠水溶液，与CT造影剂溶液混合，制得骨水泥固化液，将骨水泥粉末与固化液进行调和，得到具备良好显影效果的CT造影剂改性可注射型骨水泥产品。本发明产品有利于医生观察骨水泥的灌注量及材料的渗漏情况，降低临床操作的风险。材料固化时间合适，注射性良好，CT造影剂局部少量使用，减小对人体的副作用，适于微创手术，在临床骨修复领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物医用材料技术领域的方法，具体是一种CT造影剂改性可注射型骨水泥及其制备方法和应用，以磷酸钙基可注射型骨水泥为主体，将造影剂溶液添加至骨水泥固化液中，制备得到具有CT显影效果的可注射型骨水泥。
背景技术
可注射型骨水泥临床上常用于微创手术治疗，必须具备良好的可注射性、抗溃散性、生物相容性以及合适的固化时间。同时，材料固化后一般要求其力学强度至少达到人体松质骨的程度0.4~30.0 MPa [苗军, 王继芳, 中国修复重建外科杂志, 2005]。
临床上，骨水泥微创灌注手术通常在CT环境下进行，由于无机钙基骨水泥与人体骨无机成分相似，在手术过程中，注射至体内的骨水泥在固化之前与骨组织的区分不明显，不利于医生观察骨水泥的注射量和渗漏情况，为临床带来了风险。如图1磷酸钙骨水泥动物实验操作过程的X射线成像图所示，磷酸钙骨水泥向猪脊柱的注射过程中，材料在CT场中没有明显的显影。CT造影剂通常为含碘的水溶性制剂，CT造影剂在CT场中通常呈黑色，与人体组织有明显不同，使用时一般为血液注射，进入体内后在各部位的数量和分布，常依各不同组织器官及其病变的内部结构(主要为血管结构)的特点呈现一定的密度和形态差异，以达到增强CT分辨率的目的。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种CT造影剂改性的可注射型骨水泥的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供上述制备方法获得的产品。
本发明的又一目的在于：提供上述制备方法获得的产品的应用。
本发明包括以下步骤：
CT造影剂改性可注射型骨水泥的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
（1）采用固相反应法将原料磷酸氢钙与碳酸钙按摩尔比2:1充分混合后，在1250-1400℃煅烧2-4h并急速冷却至室温，以无水乙醇为球磨介质450rpm进行球磨2-4h，球料比为质量比2:1，制备α-TCP粉末；
（2）将α-TCP粉末按1g/2mL的比例加入质量分数为0.05-0.5%的明胶水溶液，使α-TCP粉末负载明胶质量分数为0.1-1%，1000-1500rpm高速搅拌0.5h后进行冷冻干燥，制备得到明胶改性的骨水泥粉末；
（3）配制质量分数1-5%的磷酸氢钠水溶液，将CT造影剂溶液按体积分数1-50%与其进行混合，制备得到骨水泥固化液，将骨水泥粉末与固化液进行调和，制备得到具备良好显影效果的可注射型骨水泥。
本发明将CT造影剂添加至骨水泥固化液中，制备得到一种CT造影剂改性的可注射型骨水泥，制备简便，产品稳定。
在上述方案基础上，步骤（1）所述的固相反应法的原料混合方式为使用无水乙醇为介质的湿法球磨，转速为450rpm，球磨时间为2-4h，球料比为质量比3:1。
在上述方案基础上，步骤（2）所述的明胶水溶液的配制方法为50℃加热下的搅拌溶解，搅拌方式为磁力搅拌或机械搅拌。
在上述方案基础上，步骤（3）所述的CT造影剂为商用或非商用的各类离子型或非离子型水溶性造影剂。
本发明提供一种根据上述制备方法得到的CT造影剂改性可注射型骨水泥产品，本发明方法改善材料在CT环境下的显影效果，降低临床操作的风险。同时，该配方具备合适的固化时间及良好的可注射性，适于临床使用。
本发明还提供上述CT造影剂改性可注射型骨水泥产品作为骨修复材料的应用。本发明的骨水泥在手术灌注时与周围骨组织有明显区分，易于临床观察和手术操作，同时CT造影剂为局部少量使用，减小了血液注射带来的副作用。
本发明的优点在于：
1、本发明以明胶为改性剂，采用溶液冻干的混合方式，使明胶与α-TCP粉末充分混合，改善骨水泥的可注射性和抗溃散性。
2、将CT造影剂溶液直接添加至固化液中，与粉末调和时充分分散，使材料具备良好的CT显影效果。本发明提供的制备方法简单，符合临床使用的需求，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1磷酸钙骨水泥动物实验操作过程的X射线成像图。
具体实施方式
以下实施例以发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于下述的实施例。
实施例1
（1）α-TCP粉末制备：
采用固相反应法将磷酸氢钙粉末和碳酸钙粉末按摩尔比2:1称量，以总质量的1.5倍的超纯水为介质湿法球磨，转速400rpm，球磨时间4h，球磨珠与粉末质量比为3:1，球磨后置于130℃烘箱中干燥。将干燥后的粉末置于1400℃马弗炉中高温煅烧4h，反应结束后取出，在鼓风环境下急速冷却。将冷却后的粉末以1g/mL的比例加入无水乙醇湿法球磨，转速450rpm，球磨时间为4h，球磨珠与粉末质量比为4:1。粉末悬浊液使用旋转蒸发仪除去乙醇后置于60℃烘箱中充分干燥，制备得到α-TCP粉末；
（2）称取0.2g明胶溶解于40mL超纯水中，50℃加热搅拌促进溶解，然后向水溶液中加入20g实施例1（1）所制α-TCP粉末，1500rpm高速搅拌0.5h后用液氮快速冷冻，进行冷冻干燥48h以上，制备得到明胶改性的骨水泥粉末。
（3）配制质量分数为2.5%的磷酸氢二钠水溶液，与60%繁影葡胺溶液按体积分数1:1混合，作为骨水泥固化液。将固化液与骨水泥粉末按液固比0.35mL/g进行调和，参照标准ASTM C191测定初凝时间为10min，终凝时间为22分钟。
注射能力系数测试：
将内径为20mm，末端开口内径2mm的20mL注射器垂直置于力学测试机平板上，将骨水泥粉末与固化液按一定合适比例混合均匀置于注射器中，于混合后120s时进行测试。以速率15mm/min推进将骨水泥推出，直至最大推进力为100N时停止。将推出的骨水泥重量占总重量的百分比作为注射能力系数。测试注射能力系数为93%，水中不溃散。
实施例2
（1）α-TCP粉末制备与实施例1（1）相同；
（2）称取0.1g明胶溶解于40mL超纯水中，50℃加热搅拌促进溶解，然后向水溶液中加入20g的α-TCP粉末，1500rpm高速搅拌0.5h后用液氮快速冷冻，进行冷冻干燥48h以上，制备得到骨水泥粉末。
（3）配制质量分数为2.5%的磷酸氢二钠水溶液，与60%繁影葡胺溶液按体积分数10:1混合，作为骨水泥固化液。将固化液与骨水泥粉末按液固比0.35mL/g进行调和，参照标准ASTM C191测定初凝时间为7min，终凝时间为21分钟；按实施例1方法测试，注射能力系数为95%，水中不溃散。
实施例3
（1）α-TCP粉末制备与实施例1（1）相同；
（2）称取0.1g明胶溶解于40mL超纯水中，50℃加热搅拌促进溶解，然后向水溶液中加入20g的α-TCP粉末，1500rpm高速搅拌0.5h后用液氮快速冷冻，进行冷冻干燥48h以上，制备得到骨水泥粉末。
（3）配制质量分数为2.5%的磷酸氢二钠水溶液，与碘普罗胺注射液300按体积分数10:1混合，作为骨水泥固化液。将固化液与骨水泥粉末按液固比0.35mL/g进行调和，参照标准ASTM C191测定初凝时间为7min，终凝时间为20分钟；按实施例1方法测试，测试注射能力系数为90%，水中不溃散。
Claims (6)
1.CT造影剂改性可注射型骨水泥的制备方法，采用固相反应法，包含以下步骤：
（1）将原料磷酸氢钙与碳酸钙按摩尔比2:1充分混合后，在1250-1400℃煅烧2-4h并急速冷却至室温，以无水乙醇为球磨介质450rpm进行球磨2-4h，球料比为质量比（2-3）:1，制备α-TCP粉末；
（2）将α-TCP粉末按1g/2mL加入质量分数为0.05-0.5%的明胶水溶液，使α-TCP粉末负载明胶质量分数为0.1-1%，1000-1500rpm高速搅拌0.5h后进行冷冻干燥，制备得到明胶改性的骨水泥粉末；
（3）配制质量百分数1-5%的磷酸氢钠水溶液，与体积分数1-50%的CT造影剂溶液进行混合，制备得到骨水泥固化液，将骨水泥粉末与固化液进行调和，制备得到具备良好显影效果的CT造影剂改性可注射型骨水泥。
2.根据权利要求1所述的CT造影剂改性可注射型骨水泥的制备方法，其特征在于：所述的固相反应法的原料混合方式为使用无水乙醇为介质的湿法球磨，转速为450rpm，球磨时间为2-4h，球料比为质量比3:1。
3.根据权利要求1所述的CT造影剂改性可注射型骨水泥的制备方法，其特征在于：所述的0.05-0.5%的明胶水溶液的配制条件为50℃加热下的搅拌溶解，搅拌方式为磁力搅拌或机械搅拌。
4.根据权利要求1所述的CT造影剂改性可注射型骨水泥的制备方法，其特征在于：所述的CT造影剂为离子型或非离子型水溶性造影剂。
5.一种根据权利要求1-4任一所述制备方法得到的CT造影剂改性可注射型骨水泥产品。
6.根据权利要求5所述CT造影剂改性可注射型骨水泥作为骨修复材料的应用。
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