CN112107735A - 注射型可降解高矿化活性复合骨水泥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医用骨修复材料领域,具体涉及一种注射型可降解高矿化活性复合骨水泥及其制备方法。该复合骨水泥拥有柠檬酸钙和无定型磷酸钙的双重生物矿化活性,由于优良的生物活性促进宿主骨与植入物之间的表面、界面结合,为成骨细胞的生长增殖提供可爬行攀附生长的地方,从而在原来植入骨水泥的区域形成具有特定形状的新生天然骨组织,及时修复骨缺损部位。而且CS和PVA的生物高分子辅助作用不仅提高抗溃散性,抗压强度也优良,可注射性能优良,这正是目前骨水泥研究所需求的,达到可注射可降解及生物活性、物理性能的提升和优化平衡,对于骨水泥材料体系提供更多地选择性。
Description
技术领域
本发明属于医用生物材料领域,具体涉及注射型可降解高矿化活性复合骨水泥及其制备方法。
背景技术
可注射骨填充材料在骨科手术,特别是微创手术中具有重要的应用价值。目前,可注射骨填充材料已经应用于骨缺损的填充、关节假体固定以及经皮椎体成形术等骨科手术领域。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)体系可注射骨填充材料是目前应用最为广泛的可注射骨填充材料,甚至在目前在经皮椎体成形术等治疗中的唯一临床使用的可注射骨填充材料。但是它的降解性差、缺乏有效的骨整合性能,因而其光滑的表面与周围骨组织的结合强度较差,导致材料后期松动,最终导致植入失败。中国专利一种可注射型生物活性骨水泥及其制备方法和应用(申请号201310708164.5)是由羟基磷灰石粉末、高分子量的PMMA粉末、氧化苯甲酰、造影剂和对苯二酚作为主体成分,虽然有可注射性,但是降解性一般且矿化活性低。中国专利一种快速降解的可注射型骨水泥及其应用(201811113125.X)通过在磷酸钙骨水泥中添加硫酸钙和生物活性玻璃来提高生物活性,但是其生物矿化活性不及无定型磷酸钙/柠檬酸钙。中国专利CN201811130769 .X注重骨水泥的凝结时间和物理性质,忽略了骨水泥的生物矿化活性,致使骨水泥的医用矿化活性低。所以针对这些不足开发新的注射型可降解的骨水泥是很有必要。该体系骨水泥选择的粉体是一种高矿化活性复合粉,依照中国专利CN201910644520.9制备的柠檬酸钙/无定型磷酸钙复合粉体,柠檬酸钙与无定型磷酸钙两相生物活性粉体能提供充足的钙离子、磷离子促进骨缺损处的矿化沉积,表面粗糙适宜离子沉积,而且其降解性能优良(D T, F P, M E.Continuous synthesis ofamorphous carbonated apatites [J]. Biomaterials, 2002, 23(13): 2553-9.),降解产物会被人体吸收或者排出体外。
壳聚糖(chitosan)又称脱乙酰甲壳素,是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的。自1859年,法国人Rouget首先得到壳聚糖后,这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注,同时,壳聚糖被作为增稠剂、被膜剂列入国家食品添加剂使用标准GB-2760。
聚乙烯醇是一种亲水性且融化后有粘性的溶液,无毒,绿色健康。它可以把粉体粘附在一起成型。而且聚乙烯醇(PVA)水凝胶是一种著名的高分子凝胶,由于其良好的生物相容性,已被应用于许多生物医学领域,如植入(Juang JH, Bonner WS, Ogawa YJ, VacantiP, Weir GC. Outcome of subcutaneous islet transplantation improved by polymerdevice. Transplantation 1996;61:1557–61.)、人工器官等。
本发明提供的一种注射型可降解高矿化活性复合骨水泥,该复合骨水泥具备良好的骨诱导活性、注射性、可降解性及较好的生物机械强度和固化效果显著提高。该复合骨水泥注射后的骨水泥表面粗糙利于诱导离子矿化沉积,降解性较好且降解产物会被机体吸收或者排出体外。该骨水泥在生物矿化沉积时有无机钙盐和有机钙盐的相互促进生长,共同提供缺损修复过程中的钙磷离子,以高的生物活性使细胞增殖生长来达到骨损伤的愈合,良好的注射性也使骨水泥在使用中提供便利,为骨水泥材料提供新的技术支持。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种注射型可降解高矿化活性复合骨水泥及其制备方法,而且这种复合骨水泥具有优异的生物矿化活性,抗溃散性良好。
本发明方法的步骤如下:
(1)称量60~140目10g的a粉体之后,称量b粉壳聚糖(CS)为0g ~ 0.12g,质量占比为0%~10.71%;
(2)称量0.86g~4.35g的聚乙烯醇放(分子量在50000~100000)入100ml去离子水中,加热温度为90 ~ 110℃并搅拌至聚乙烯醇完全溶解为c液;
(3)把a粉体和b壳聚糖混合研磨均匀;
(4)再使用移液枪加入c溶液3.00ml ~ 3.50ml混合搅拌均匀为糊状;
(5)步骤(4)中的糊状样品可以任意塑形,直接进行使用;
本发明有如下的优点和有益效果:
本技术提供了一种注射型可降解高矿化活性复合骨水泥。该复合骨水泥的制备方法工艺简单,容易获得。使用制备好的复合粉体和壳聚糖按一定比例混合再加入聚乙烯醇溶液固化,改善了磷酸钙骨水泥的注射性、可降解性与生物矿化活性,提升优化了骨水泥的综合性能。该复合骨水泥的成分能在体内降解并被吸收,降解吸收过程中能不明显的改变环境的pH值,而且良好的注射性能为该骨水泥增加了临床优势;复合骨水泥中两种钙盐的高矿化活性使得细胞粘附性强,从机理上趋于人体自然骨的生长趋势,这是我们所期望的生长过程,进一步缩短了骨水泥修复骨缺损的时间,在骨修复应用方面更有潜力。
附图说明:
图1为本发明实施例1中制备的复合骨水泥的XRD照片;
图2为本发明实施例1中制备的复合骨水泥断面的SEM谱图;
图3为本发明实施例1中制备的复合骨水泥矿化沉积的SEM谱图;
图4为本发明实施例3中制备的复合骨水泥断面的SEM谱图;
具体实施方式:
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
称量60目10g的a粉体之后,称量b粉壳聚糖(CS)为0g, a复合粉体及b壳聚糖混合研磨混合均匀;称量0.86g聚乙烯醇(分子量50000)放入100ml去离子水中,加热温度为90℃并搅拌至聚乙烯醇完全溶解为c液,再使用移液吸取溶解的c溶液3.00ml加入到研磨均匀的a/b粉中,混合搅拌均匀为糊状,该糊状可任意塑型使用。复合骨水泥的XRD如图1所示,表面SEM如图2所示,矿化沉积的SEM如图3所示。
实施例2
称量90目10g的a粉体之后,称量b粉壳聚糖(CS)为0.9g, a复合粉体及b壳聚糖混合研磨混合均匀;称量0.86g聚乙烯醇(分子量70000)放入100ml去离子水中,加热温度为95℃并搅拌至聚乙烯醇完全溶解为c液,再使用移液枪吸取溶解的c溶液3.00ml加入到研磨均匀的a/b粉中,混合搅拌均匀为糊状,该糊状可任意塑型使用。
实施例3
称量90目10g的a粉体之后,称量b粉壳聚糖(CS)为1.00g, a复合粉体及b壳聚糖混合研磨混合均匀;称量1.88g聚乙烯醇(分子量80000)放入100ml去离子水中,加热温度为95℃并搅拌至聚乙烯醇完全溶解为c液,再使用移液枪吸取溶解的c溶液3.20ml加入到研磨均匀的a/b粉中,混合搅拌均匀为糊状,该糊状可任意塑型使用。所得复合骨水泥的SEM如图3所示。
实施例4
称量100目10g的a粉体之后,称量b粉壳聚糖(CS)为1.10g, a复合粉体及b壳聚糖混合研磨混合均匀;称量3.15g聚乙烯醇(分子量80000)放入100ml去离子水中,加热温度为100℃并搅拌至聚乙烯醇完全溶解为c液,再使用移液枪吸取溶解的c溶液3.25ml加入到研磨均匀的a/b粉中,混合搅拌均匀为糊状,该糊状可任意塑型使用。
实施例5
称量140目10g的a粉体之后,称量b粉壳聚糖(CS)为1.20g, a复合粉体及b壳聚糖混合研磨混合均匀;称量4.35g聚乙烯醇(分子量100000)放入100ml去离子水中,加热温度为110℃并搅拌至聚乙烯醇完全溶解为c液,再使用移液枪吸取溶解的c溶液3.50ml加入到研磨均匀的a/b粉中,混合搅拌均匀为糊状,该糊状可任意塑型使用。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.注射型可降解高矿化活性复合骨水泥,其特征在于:该复合骨水泥由a粉(柠檬酸钙/无定型磷酸钙复合粉)、b粉(壳聚糖)及c液(聚乙烯醇溶液)复合构成。
2. 根据权利要求1所述的注射型可降解高矿化活性复合骨水泥,其成分特征在于:复合骨水泥中a粉体占比为100% ~ 89.29%,其中柠檬酸钙的质量占比为12%~28%,无定型磷酸钙的质量占比为72%~88%。
3.根据权利要求1所述的注射型可降解高矿化活性复合骨水泥,其特征在于:b粉占骨水泥0%~10.71%。
4.根据权利要求1所述的注射型可降解高矿化活性复合骨水泥,其特征在于:c液的浓度为0.0086g/ml~0.0435g/ml。
5.根据权利要求1所述的注射型可降解高矿化活性复合骨水泥,其特征在于:所述复合水泥可注射性良好,可降解性能优良,且降解产物会被人体吸收或者排除体外,利于骨修复过程。
6.根据权利要求1所述的注射型可降解高矿化活性复合骨水泥制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
称量60~140目10g的a粉体之后,称量b粉壳聚糖(CS)为0g ~ 0.12g,质量占比为0%~10.71%;
称量0.86g~4.35g的聚乙烯醇放(分子量在50000~100000)入100ml去离子水中,加热温度为90 ~ 110℃并搅拌至聚乙烯醇完全溶解为c液;
把a粉体和b壳聚糖混合研磨均匀;
再使用移液枪加入c溶液3.00ml ~ 3.50ml混合搅拌均匀为糊状;
步骤(4)中的糊状样品可以任意塑形,直接进行使用。
7.根据权利要求1所述的注射型可降解高矿化活性复合骨水泥,可用作骨修复材料。
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