CN109091701B - 一种低温有机骨水泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低温有机骨水泥及其制备方法，所述低温有机骨水泥包括固相和液相，所述固相为PMMA骨水泥粉；所述液相包括90～95 wt%的骨水泥自凝水和5～10 wt%的无机降温剂，各组分含量取值之和为100wt%；所述PMMA骨水泥粉的主要成分包括甲基丙烯酸甲酯；所述骨水泥自凝水的主要成分包括丙烯酸酯类单体；所述无机降温剂选自硝酸镁、氯化镁和硝酸铝中的至少一种。

Description

一种低温有机骨水泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低温有机骨水泥及其制备方法，属于骨损伤修复和组织工程技术领域。
背景技术
聚丙烯酸酯骨水泥是目前临床上应用最多的一种骨粘合剂填充材料，它由粉体和液体两部分组成。粉体主要成分为聚甲基丙烯酸甲酯，液体主要成分是甲基丙烯酸甲酯单体。骨水泥可注射成型和制成任意形状，力学强度高。
临床应用中，PMMA最突出的缺点是聚合过程中大量放热，其最高温度超过人体组织可以耐受的温度范围，从而造成周围组织的坏死。
近年来，部分学者就降低骨水泥聚合温度进行了一些研究。如，专利文献1(中国公开号CN1810300A)公开了一种添加了固体改性剂的骨水泥。专利文献2(中国公开号CN104784753A)公开了一种具有降低热坏死效应的复合骨水泥，该骨水泥中添加了一种相变微胶囊材料，可以降低固化时的最高温度。但是通过添加固体材料降低固化温度会出现成分不均匀以及固化温度分布不均等缺点。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种低温有机骨水泥，所述低温有机骨水泥包括固相和液相，所述固相为PMMA骨水泥粉，所述液相包括90～95wt％的骨水泥自凝水和5～10wt％的无机降温剂，各组分含量取值之和为100wt％；
所述PMMA骨水泥粉的主要成分包括甲基丙烯酸甲酯；
所述骨水泥自凝水的主要成分包括丙烯酸酯类单体；
所述无机降温剂选自硝酸镁、氯化镁和硝酸铝中的至少一种。
在本发明中，通过在骨水泥自凝水中引入不参与聚合反应的无机降温剂(例如，硝酸镁、氯化镁和硝酸铝等)，该降温剂会吸收PMMA骨水泥粉聚合时释放的热量发生固相和液相相变，从而使骨水泥聚合最高温度低于临床应用要求。
较佳地，所述PMMA骨水泥粉包括聚甲基丙烯酸甲酯65～85wt％、硫酸钡25～35wt％、过氧化苯甲酰2～3.5wt％，各组分含量取值之和为100wt％。
较佳地，所述无机降温剂选自硝酸镁、氯化镁和硝酸铝中的至少两种；优选地，所述无机降温剂的组成包括58.7wt％硝酸镁和41.3wt％氯化镁，或包括53wt％硝酸镁和47wt％硝酸铝。
较佳地，所述骨水泥自凝水包括95～99.9vol％的甲基丙烯酸甲酯单体和0.1～5vol％的促进剂，各组分含量取值之和为100vol％；优选地，所述促进剂为对苯二酚和过氧化苯酰中的至少一种。
较佳地，所述液相和固相的比为(0.25～5)ml/g。
另一方面，本发明提供了一种上述低温有机骨水泥的制备方法，将液相加入到固相中混合后得到面团状骨水泥，再经自凝固化，得到所述低温有机骨水泥。
较佳地，所述自凝固化的温度不超过60℃，优选不超过45℃。
较佳地，所述自凝固化的时间为10～20分钟。
较佳地，所述混合的方式为搅拌，所述搅拌的时间为3～5分钟。
本发明中，低温有机骨水泥的自凝固化温度不超过60℃，制备简单，固化后成分均匀，在骨损伤修复和组织工程中具有良好的应用前景。
附图说明
图1为对比例1固化温度曲线图，表明没有添加无机降温剂时候最高温度为68.5℃，最高固化温度对应的时间是14.5min；
图2为实施例1-4固化温度及对应的固化时间，可以看出添加无机吸热剂的骨水泥的固化温度明显降低，最高不超过60℃；
图3为对比例1制备的低温有机骨水泥的显微形貌；
图4为实施例1制备的低温有机骨水泥的显微形貌；
图5为实施例2制备的低温有机骨水泥的显微形貌；
图6为实施例3制备的低温有机骨水泥的显微形貌；
图7为实施例4制备的低温有机骨水泥的显微形貌。
具体实施方式
以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
在本公开中，低温有机骨水泥由固相和液相两部分组成，其中低温有机骨水泥的成型时液固比为0.25～0.5mL/g。其中，固相为PMMA骨水泥粉，其组分包括PMMA骨水泥粉包括聚甲基丙烯酸甲酯65～85％，硫酸钡25～35％，过氧化苯甲酰2～3.5％，各组分质量百分含量为100wt％。液相由90～95wt％的骨水泥自凝水和5～10wt％的无机降温剂组成。其中，当无机降温剂的含量较少时，对于降温效果不明显。当无机降温剂的含量过多时，在固相和液相混合过程中，由于液相中无机降温剂的含量过多导致其在液相和固相混合不均匀，使得在骨水泥固化过程中难以均匀吸热(即，测得低温有机骨水泥上各点的温度变化不一致)，是难以用于在骨损伤修复和组织工程中的。
在可选的实施方式中，骨水泥自凝水为由95～99.9vol％的甲基丙烯酸甲酯单体和0.1～5vol％的促进剂(例如，对苯二酚)混合均匀得到的液体。
在可选的实施方式中，无机降温剂选自硝酸镁、氯化镁和硝酸铝中的至少一种，优选为硝酸镁、氯化镁和硝酸铝中的至少两种的混合物，更优选的组成可以是58.7wt％硝酸镁和41.3wt％氯化镁，或者53wt％硝酸镁和47wt％硝酸铝。
在本发明的一实施方式中，将无机降温剂加入到骨水泥自凝水中，搅拌均匀后得到液相。再将液相和固相按照液固比0.25～0.5mL/g，混合。其中，液相和固相混合后，搅拌3～5分钟，得到面团状骨水泥。再经自凝固化，得到低温有机骨水泥。其中自凝固化的温度不超过60℃，优选不超过45℃。自凝固化的时间可为10～20min。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。下述实施示例中若无特殊说明，固相PMMA骨水泥粉为市场销售的PMMA骨水泥粉(滑县飞鹰医疗器械销售有限公司，II型)，其组分包括：将72wt％甲基丙烯酸甲酯，26％硫酸钡和2％的过氧化苯甲酰；骨水泥自凝水(滑县飞鹰医疗器械销售有限公司，II型)的组分包括：98vol％的甲基丙烯酸甲酯单体和2vol％的对苯二酚。
实施例1：
首先称取5g固相PMMA骨水泥粉以及2.5ml骨水泥自凝水(2.6g)，然后称取0.08g硝酸镁和0.06g氯化镁组成无机降温剂。将无机降温剂加入到骨水泥自凝水中搅拌形成骨水泥的液相。将混合均匀的液相加入到固相中，搅拌混合均匀形成面团状物质，将这些面团状物质注射到模具中，等其固化(时间为17.4min)，并按照YY0459标准的要求测试其固化温度，结果表明最高温度为60℃，最高温度对应的时间是15min。
实施例2：
首先称取5g固相PMMA骨水泥粉以及2.5ml骨水泥自凝水，然后称取0.17g硝酸镁和0.12g氯化镁组成无机降温剂。将无机降温剂加入到骨水泥自凝水中搅拌形成骨水泥的液相。将混合均匀的液相加入到固相中，搅拌混合均匀形成面团状物质，将这些面团状物质注射到模具中，等其固化(时间为16.3min)，并按照YY0459标准的要求测试其固化温度，结果表明最高温度为45℃，最高温度对应的时间是14.8min。
实施例3：
首先称取5g固相PMMA骨水泥粉以及1.25ml骨水泥自凝水，然后称取0.075g硝酸镁和0.065g硝酸铝组成无机降温剂。将无机降温剂加入到骨水泥自凝水中搅拌形成骨水泥的液相。将混合均匀的液相加入到固相中，搅拌混合均匀形成面团状物质，将这些面团状物质注射到模具中，等其固化(时间为18.2min分钟)，并按照YY0459标准的要求测试其固化温度，结果表明最高温度为55℃，最高温度对应的时间是16.5min。
实施例4：
首先称取5g固相PMMA骨水泥粉以及2.5ml骨水泥自凝水，然后称取0.15g硝酸镁和0.13g硝酸铝组成无机降温剂。将无机降温剂加入到骨水泥自凝水中搅拌形成骨水泥的液相。将混合均匀的液相加入到固相中，搅拌混合均匀形成面团状物质，将这些面团状物质注射到模具中，等其固化(时间为18.0min)，并按照YY0459标准的要求测试其固化温度，结果表明最高温度为50℃，最高温度对应的时间是15.5min。
对比例1：
首先称取5g固相PMMA骨水泥粉以及2.5ml骨水泥自凝水。将骨水泥自凝水加入到固相中，搅拌混合均匀形成面团状物质，将这些面团状物质注射到模具中，等其固化(时间为16min分钟)，并按照YY0459标准的要求测试其固化温度，结果表明最高温度为68.5℃，最高温度对应的时间是14.5min。
对比例2
首先称取5g固相PMMA骨水泥粉以及2.5ml骨水泥自凝水，然后称取0.22g硝酸镁和0.17g氯化镁组成无机降温剂。将无机降温剂加入到骨水泥自凝水中搅拌形成骨水泥的液相。将混合液相加入到固相中，搅拌形成面团状物质，将这些面团状物质注射到模具中，等其固化后按照YY0459标准的要求测试其固化温度，结果测得其固化表面温度变化不均匀，例如固化15min时，测试低温有机骨水泥的表面上三个不同位置的温度分别为40℃，45℃，60℃，表明过多无机降温剂导致固相和液相混合不均匀。
表1为本发明中实施例1-4以及对比例1制备的低温有机骨水泥的组分和性能参数：
Figure BDA0001813452760000041
Figure BDA0001813452760000051
(上述表1中“时间”为最高温度对应的时间)。
本发明制备的低温有机骨水泥的固化温度和时间如1中-2所示。图1是对比例没有添加无机降温剂后的固化温度曲线，从图中可知等其固化最高温度为68.5℃，最高温度对应的时间是14.5min，固化温度远高于添加了无机降温剂的骨水泥。图2为实施例1-4以及对比例1制备的低温有机骨水泥的固化温度和时间，可以看出固液比主要影响固化时间，而无机降温剂对固化温度由较大的影响，添加无机降温剂的骨水泥固化温度由68℃降到不超过60℃。
图3-图7为实施例1-4以及对比例1制备的低温有机骨水泥的微观结构图，可以看出添加了降温剂的低温有机骨水泥相较于传统PMMA骨水泥样品的表面更光滑，孔径和气孔明显减小，这种结构使其强度更大。

Claims (9)

1.一种低温有机骨水泥，其特征在于，所述低温有机骨水泥包括固相和液相，所述固相为PMMA骨水泥粉；所述液相包括90～95 wt %的骨水泥自凝水和5～10 wt %的无机降温剂，各组分含量取值之和为100wt%；
所述液相和固相的比为（0.25～5）ml/g；
所述PMMA骨水泥粉的主要成分包括聚甲基丙烯酸甲酯；
所述骨水泥自凝水的主要成分包括丙烯酸酯类单体；
所述无机降温剂选自硝酸镁、氯化镁和硝酸铝中的至少两种。
2.根据权利要求1所述的低温有机骨水泥，其特征在于，所述PMMA骨水泥粉包括聚甲基丙烯酸甲酯65～85wt％、硫酸钡25～35wt％、过氧化苯甲酰2～3.5wt％，各组分含量取值之和为100wt%。
3.根据权利要求1所述的低温有机骨水泥，其特征在于，所述无机降温剂的组成包括58.7wt%硝酸镁和41.3wt%氯化镁，或包括53wt%硝酸镁和47wt%硝酸铝。
4.根据权利要求1所述的低温有机骨水泥，其特征在于，所述骨水泥自凝水包括95～99.9vol%的甲基丙烯酸甲酯单体和0.1～5vol%的促进剂，各组分含量取值之和为100vol%；所述促进剂为对苯二酚和过氧化苯酰中的至少一种。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的低温有机骨水泥的制备方法，其特征在于，将液相加入到固相中混合后得到面团状骨水泥，再经自凝固化，得到所述低温有机骨水泥。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述自凝固化的温度不超过60℃。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述自凝固化的温度不超过45℃。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述自凝固化的时间为10～20分钟。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方式为搅拌，所述搅拌的时间为3～5分钟。
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DE102005023094A1 (de) * 2005-05-13 2006-11-16 Nies, Berthold, Dr. Bioaktiver Knochenzement und seine Herstellung
WO2011102530A1 (ja) * 2010-02-22 2011-08-25 国立大学法人岡山大学 生体硬組織接着用キット
CN105288741B (zh) * 2015-07-24 2018-10-12 苏州大学 一种具有部分降解功能的丙烯酸类复合骨水泥及其制备方法
CN105797215A (zh) * 2016-04-20 2016-07-27 昆明理工大学 一种骨组织工程用聚乳酸/羟基磷灰石晶须复合多孔支架及其制备方法
CN107952111A (zh) * 2017-11-27 2018-04-24 山东明德生物医学工程有限公司 一种含降温剂骨水泥及制备方法

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