CN115444967A - 一种生物活性硬组织粘合剂及其制备方法与应用 - Google Patents
一种生物活性硬组织粘合剂及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115444967A CN115444967A CN202210941421.9A CN202210941421A CN115444967A CN 115444967 A CN115444967 A CN 115444967A CN 202210941421 A CN202210941421 A CN 202210941421A CN 115444967 A CN115444967 A CN 115444967A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- calcium
- phosphate
- hard tissue
- bioactive
- tissue adhesive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003106 tissue adhesive Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 10
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 25
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims abstract description 21
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims abstract description 14
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 14
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 14
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 7
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229960005069 calcium Drugs 0.000 claims description 16
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims description 11
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 11
- KMQAPZBMEMMKSS-UHFFFAOYSA-K calcium;magnesium;phosphate Chemical compound [Mg+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O KMQAPZBMEMMKSS-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 10
- YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-L calcium bis(dihydrogenphosphate) Chemical group [Ca+2].OP(O)([O-])=O.OP(O)([O-])=O YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 235000019691 monocalcium phosphate Nutrition 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K potassium phosphate Substances [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical class OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 5
- 229960001714 calcium phosphate Drugs 0.000 claims description 4
- 235000019797 dipotassium phosphate Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910000396 dipotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L Phosphate ion(2-) Chemical compound OP([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229940062672 calcium dihydrogen phosphate Drugs 0.000 claims description 2
- FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L calcium hydrogenphosphate Chemical compound [Ca+2].OP([O-])([O-])=O FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 235000019700 dicalcium phosphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 229910000392 octacalcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 2
- YIGWVOWKHUSYER-UHFFFAOYSA-F tetracalcium;hydrogen phosphate;diphosphate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O YIGWVOWKHUSYER-UHFFFAOYSA-F 0.000 claims description 2
- GBNXLQPMFAUCOI-UHFFFAOYSA-H tetracalcium;oxygen(2-);diphosphate Chemical compound [O-2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GBNXLQPMFAUCOI-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 25
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 23
- 239000007943 implant Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000010478 bone regeneration Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010883 osseointegration Methods 0.000 abstract description 2
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 9
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 9
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 229910000150 monocalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000002639 bone cement Substances 0.000 description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- YQRTZUSEPDULET-UHFFFAOYSA-K magnesium;potassium;phosphate Chemical compound [Mg+2].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O YQRTZUSEPDULET-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 4
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 4
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 3
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 3
- 229920001651 Cyanoacrylate Polymers 0.000 description 3
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 3
- MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N Methyl cyanoacrylate Chemical compound COC(=O)C(=C)C#N MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H magnesium phosphate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 239000004137 magnesium phosphate Substances 0.000 description 3
- 229910000157 magnesium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229960002261 magnesium phosphate Drugs 0.000 description 3
- 235000010994 magnesium phosphates Nutrition 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- IJVRPNIWWODHHA-UHFFFAOYSA-N 2-cyanoprop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C(=C)C#N IJVRPNIWWODHHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010603 microCT Methods 0.000 description 2
- 230000009818 osteogenic differentiation Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 208000024779 Comminuted Fractures Diseases 0.000 description 1
- 208000037408 Device failure Diseases 0.000 description 1
- 241000192710 Microcystis aeruginosa Species 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- -1 amino, hydroxyl Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000005312 bioglass Substances 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000007676 flexural strength test Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 210000002901 mesenchymal stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000011164 ossification Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
- A61L24/02—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing inorganic materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
- A61L24/001—Use of materials characterised by their function or physical properties
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
- A61L24/001—Use of materials characterised by their function or physical properties
- A61L24/0042—Materials resorbable by the body
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明涉及一种适用于多界面的生物活性硬组织粘合剂，包括固相和液相，所述固相包括氧化镁、含钙磷酸盐；所述液相为磷酸氢二钾水溶液。本发明所得粘结剂不仅适用于对骨组织粘合，同时对常见的骨科植入物如氧化铝、聚醚醚酮和钛合金等均有良好的粘合作用，同时材料具有良好的相容性、生物活性和降解性，可促进骨整合和骨再生。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物活性硬组织粘合剂，具体涉及一种可吸收磷酸钙镁硬组织粘合剂及其制备方法。
背景技术
高度粉碎性骨折是具有众多小块骨碎片的骨折类型，由于骨碎片不易与其他骨连接，固定后容易移位，可能影响患肢的功能。临床上，对于大段骨折常通过钢板、螺钉、钢丝等内固定物治疗骨折。而内固定植入费用较高，且取出后会为患者造成二次伤害。同时，对于临床常见的植入物如钛合金、聚醚醚酮和生物陶瓷等与骨组织间缺乏结合力，常采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)进行辅助固定，然而PMMA不具备降解性和生物活性，长期将导致植入物松动最终导致植入失效。骨组织的生物特性及力学特性要求硬组织粘合剂具备良好的生物相容性、高粘结强度、可降解、易操作等功能。
目前应用的粘结剂主要以聚合物如α-氰基丙烯酸酯和PMMA等。α-氰基丙烯酸酯作为常见的组织粘合剂，具有快速固化、一定粘结强度等特点，但在固化过程中放热对周围组织部位造成损伤且体内降解缓慢，且在血液体液中强度严重衰减。聚甲基丙烯酸酯具有良好的力学性能，但粘结性能差、聚合过程温度高以及释放有毒单体等缺点。此外，基于聚合物的粘结剂普遍存在降解困难、缺乏生物活性的问题，长期植入不利于形成骨性结合，最终导致粘接失效。CN 109675093 A公开了一种可自成孔的氰基丙烯酸基骨粘合剂，其通过聚乙二醇溶解过程成孔，并复合生物玻璃提升氰基丙烯酸酯生物活性。然而有研究表明，氰基丙烯酸酯不具备抗水性，在体内的复杂环境中粘接强度衰减严重。
磷酸镁骨水泥具有高强度和良好的粘接性能，其作为建筑粘合剂已得到了广泛的研究。CN 103407980A公开了一种磷酸镁医用骨粘结剂及其制备方法，主要原料是氧化镁、磷酸二氢钾及含有氨基、羟基、羧基或水解后会生成这些基团的有机物，但粘接强度不足只有0.55Mpa。CN 105903063 A公开了一种镁基骨粘合剂，但这种粘合剂仅表现出对陶瓷材料的高粘合强度，对于其他的骨修复材料(钛合金、PEEK)及骨组织结强度不足。这些特性限制了镁基骨粘合剂在骨科医疗器械领域应用。
因此开发一种适用于多界面，且具备高粘结强度和生物活性的硬组织粘合剂材料，具有重要的意义和价值。
发明内容
本发明针对现有硬组织粘合剂产品粘结强度低、缺乏可降解性和生物活性等问题，开发了一种适用于多界面的具有生物活性、高粘结强度的磷酸钙镁硬组织粘合剂。
本发明解决上述技术问题所采用的方案是：
一种适用于多界面的生物活性硬组织粘合剂，包括固相和液相，所述固相包括氧化镁、含钙磷酸盐；所述液相为磷酸氢二钾水溶液。
作为一个较佳的实施例，所述固相中氧化镁与含钙磷酸盐的质量比为(20-50)：(40-89)。
作为一个较佳的实施例，所述含钙磷酸钙盐任选自磷酸钙盐、含钙磷酸氢盐。
作为一个较佳的实施例，所述磷酸钙盐任选自β-磷酸钙、α-磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸四钙、磷酸八钙。
作为一个较佳的实施例，所述含钙磷酸氢盐为磷酸二氢钙。
作为一个较佳的实施例，所述含钙磷酸盐为磷酸钙盐与含钙磷酸氢盐的混合物，其中所述磷酸钙盐与含钙磷酸氢盐的质量比为(1-10)：(40-79)。
作为一个较佳的实施例，所述液相与固相的比例为0.3-0.5ml：1g，其中液相中磷酸氢二钾的浓度为0.5-1.5mol/L。
本发明还提供上述生物活性硬组织粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
1)固相的制备：将各原料混合，得到固相；
2)液相的制备：配制磷酸氢二钾水溶液；
3)将液相和固相混合，得到磷酸钙镁硬组织粘合剂材料。
本发明还提供上述生物活性硬组织粘合剂的应用，用于对骨组织及其替代材料进行非治疗目的的粘结。
所述骨组织替代材料包括氧化铝、钛合金、聚醚醚酮(PEEK)、聚乳酸、镁合金。
磷酸镁基骨粘合剂及其他无机骨粘合剂粘接机理主要通过溶解后形成的浆料润湿被粘接界面，材料固化后形成机械结合，再此过程中粘合剂对表面的润湿性、材料固化状态和固化时间对粘结性能至关重要。由于磷酸镁钾晶体(001)晶面具有生长优势导致其形成板状结构降低了粘合剂粗糙度，导致润湿不足材料粘接性能下降。此外，由于现有技术中以磷酸二氢钾为原料的体系pH低，氧化镁溶解速度快放热剧烈，加速了材料固化，降低了粘接性能。本发明以氧化镁和磷酸二氢钙为原料，以具有弱碱性磷酸二氢钾水溶液为固化液，有效的延缓了水花速度。同时，在反应过程中形成的磷酸钙镁胶凝材料和磷酸镁钾形成复合结构，调控了磷酸镁钾晶体的生长，提升界面结合力。
本发明的有益效是：
本发明所得粘结剂不仅适用于对骨组织粘合，同时对常见的骨科植入物如氧化铝、聚醚醚酮和钛合金等均有良好的粘合作用，同时材料具有良好的相容性、生物活性和降解性，可促进骨整合和骨再生。
附图说明
图1是本发明实施例1～3以及对比例1所得粘合剂的抗弯强度测试结果；
图2是本发明实施例1～3以及对比例1所得粘合剂的抗压强度测试；
图3是本发明实施例1～3以及对比例1所得粘合剂对常见骨科植入物粘接性能测试；
图4是本发明实施例3所得粘结剂界面扫描电镜图；
图5是本发明实施例3所得粘结剂对牛骨进行粘接后不同时间的粘结效果，其中，左图为测试方法示意图，右图为粘结失效时所施加的力；
图6是本发明实施例3所得粘结剂材料对骨髓间充质干细胞成骨分化相关基因的影响效果，其中图A为成骨分化相关基因表达，图B为相关蛋白表达结果；
图7是本发明实施例3所得粘结剂植入小鼠股骨髁缺损8周后micro-CT重建结果。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
对比例1
称取经过1600℃煅烧5小时(升温速率为5℃/mi5)、粒径为3微米的氧化镁2.4g，磷酸二氢钙4.6g，充分混合均匀，得到固相；取3mL超纯水为固化液；按液相与固相的比例为0.3ml:1g将液相和固相混合，将所得粘结剂分别制备成直径6mm高度12mm的样本和长度3mm高度4mm长度30mm样本，通过电子万能试验机测试其抗弯强度、抗压强度，所得粘接剂弯曲强度8.89MPa，抗压强度9.31MPa，如图1～2。将所得粘结剂分别用于直径6mm的氧化铝、PEEK、钛合金(Ti6Al4V)材料的粘结，其对氧化铝粘结强度为1.84MPa，钛合金1.87MPa，PEEK0.27MPa，结果如图3所示。
实施例1
称取经过1600℃煅烧5小时(升温速率为5℃/mi5)、粒径为3微米的氧化镁2.4g，磷酸二氢钙4.6g，充分混合均匀，得到固相；称取0.5g磷酸氢二钾溶解于3ml去离子水中，得到液相(磷酸氢二钾溶液)；按液相与固相的比例为0.3ml:1g将液相和固相混合，得到磷酸钙镁硬组织粘合剂，采用对比例1所述方法测试性能，结果如图1～3所示。可知，其抗弯强度13.43MPa，抗压强度14.49MPa，对氧化铝粘结强度为2.47MPa，钛合金2.28MPa，PEEK0.81MPa。
实施例2
称取经过1600℃煅烧5小时(升温速率为5℃/mi5)、粒径为3微米的氧化镁2.4g，磷酸二氢钙4.6g，充分混合均匀，得到固相；称取1.0g磷酸氢二钾溶解于3ml去离子水中，得到液相(磷酸氢二钾溶液)；按液相与固相的比例为0.3ml:1g将液相和固相混合，得到磷酸钙镁硬组织粘合剂，采用对比例1所述方法测试性能，结果如图1～3所示。可知，其抗弯强度12.05MPa，抗压强度12.78MPa，对氧化铝粘结强度为3.14MPa，钛合金2.19MPa，PEEK1.38MPa。对骨组织具有快速粘合的特性，粘合力大于80N。
实施例3
称取经过1600℃煅烧5小时(升温速率为5℃/mi5)、粒径为3微米的氧化镁2.4g，磷酸二氢钙4.6g，充分混合均匀，得到固相；称取1.5g磷酸二氢钾溶解于3ml去离子水中，得到液相(磷酸二氢钾溶液)；按液相与固相的比例为0.3ml:1g将液相和固相混合，得到磷酸钙镁硬组织粘合剂，采用对比例1所述方法测试性能，结果如图1～3所示。可知，其抗弯强度12.88MPa，抗压强度16.04MPa，其对氧化铝粘结强度为3.2MPa，钛合金2.54MPa，PEEK1.84MPa。将直径3mm，高度4mm的骨粘合剂植入大鼠股骨髁缺损，8周后通过micro-CT观察，材料降解新骨长入。
采用本实施例所得粘结剂
图1～3说明随着磷酸氢二钾的加入，粘结剂抗弯强度、抗压强度均有所升高。图3说明了加入了磷酸氢二钾固化液的粘合剂硬组织粘合剂对多种骨科植入物表面具有良好的粘接性能。
图4说明本发明所得粘合剂内部形成的磷酸钙镁和磷酸镁钾复合结构，具有较高的表面粗糙度，提升了界面的结合能力。
图5说明本发明所得粘合剂对牛骨有良好的粘接性能和快粘接速度。
图6说明本发明所得粘合剂可促进成骨相关基因和蛋白的表达。
图7说明本发明所得粘合剂在两周左右显示出明显的促进骨再生效果。
实施例4
称取经过1600℃煅烧5小时(升温速率为5℃/mi5)、粒径为3微米的氧化镁2.4g，磷酸二氢钙4.6g，磷酸二氢钾2.1g，充分混合均匀，得到固相；称取0.8g磷酸二氢钾溶解于3ml去离子水中，得到液相(磷酸二氢钾溶液)；按液相与固相的比例为0.3ml:1g将液相和固相混合，得到磷酸钙镁硬组织粘合剂。对氧化铝粘结强度为粘结强度为3.2MPa。
对比例2
根据CN105903063A公开的方法，称取经过1600℃煅烧5小时(升温速率为5℃/mi5)、粒径为3微米的氧化镁2.7g，磷酸二氢钾5.7g，磷酸二氢钙0.7g，β-磷酸三钙0.9g，充分混合均匀，得到固相；称取0.4g柠檬酸溶解于3mL去离子水中，得到液相(柠檬酸水溶液)；按液相与固相的比例为0.3ml:1g；将液相和固相混合，测得所得粘结剂对氧化铝粘结强度为3.23MPa，钛合金1.63MPa，PEEK 0.22MPa，粘接牛骨后，粘接力＜10N。可知，此类骨粘合剂对于钛合金、PEEK和骨组织的粘结性能较弱。
上述实施例仅为说明本发明所举，而非限制本发明实施方式及保护范围，凡借鉴本发明的主体设计思想和精神上做出的改进及无创新变化，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于多界面的生物活性硬组织粘合剂，其特征在于，包括固相和液相，所述固相包括氧化镁、含钙磷酸盐；所述液相为磷酸氢二钾水溶液。
2.根据权利要求1所述的生物活性硬组织粘合剂，其特征在于，所述固相中氧化镁与含钙磷酸盐的质量比为(20-50)：(40-89)。
3.根据权利要求1所述的生物活性硬组织粘合剂，其特征在于，所述含钙磷酸钙盐任选自磷酸钙盐、含钙磷酸氢盐。
4.根据权利要求3所述的生物活性硬组织粘合剂，其特征在于，所述磷酸钙盐任选自β-磷酸钙、α-磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸四钙、磷酸八钙。
5.根据权利要求3所述的生物活性硬组织粘合剂，其特征在于，所述含钙磷酸氢盐为磷酸二氢钙。
6.根据权利要求1所述的生物活性硬组织粘合剂，其特征在于，所述含钙磷酸盐为磷酸钙盐与含钙磷酸氢盐的混合物，其中所述磷酸钙盐与含钙磷酸氢盐的质量比为(1-10)：(40-79)。
7.根据权利要求1所述的生物活性硬组织粘合剂，其特征在于，所述液相与固相的比例为0.3-0.5ml：1g，其中液相中磷酸氢二钾的浓度为0.5-1.5mol/L。
8.根据权利要求1～7所述的生物活性硬组织粘合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)固相的制备：将各原料混合，得到固相；
2)液相的制备：配制磷酸氢二钾水溶液；
3)将液相和固相混合，得到磷酸钙镁硬组织粘合剂材料。
9.如权利要求1～7任一项所述的生物活性硬组织粘合剂或权利要求8制备方法所得生物活性硬组织粘合剂的应用，其特征在于，用于对骨组织及其替代材料进行非治疗目的的粘结。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述骨组织替代材料包括氧化铝、钛合金、聚醚醚酮(PEEK)、聚乳酸、镁合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210941421.9A CN115444967A (zh) | 2022-08-08 | 2022-08-08 | 一种生物活性硬组织粘合剂及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210941421.9A CN115444967A (zh) | 2022-08-08 | 2022-08-08 | 一种生物活性硬组织粘合剂及其制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115444967A true CN115444967A (zh) | 2022-12-09 |
Family
ID=84295952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210941421.9A Pending CN115444967A (zh) | 2022-08-08 | 2022-08-08 | 一种生物活性硬组织粘合剂及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115444967A (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101856509A (zh) * | 2010-06-18 | 2010-10-13 | 华东理工大学 | 可注射钙镁骨水泥及其制备方法与应用 |
| CN102274543A (zh) * | 2011-08-01 | 2011-12-14 | 天津美基生物医药科技有限公司 | 镁基骨填充粘合剂及其制备方法与应用 |
| CN103007340A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-04-03 | 河南理工大学 | 一种用于人体硬组织修复的自固化复合骨修复材料及应用 |
| CN103977450A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-08-13 | 常州大学 | 一种磷酸钙骨水泥及其制备方法 |
| CN105731846A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-07-06 | 宁波华科润生物科技有限公司 | 一种磷酸镁骨水泥 |
| CN108635624A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-10-12 | 武汉理工大学 | 一种抗溃散型可注射的磷酸镁基骨水泥 |
| CN108658102A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-10-16 | 西华师范大学 | 一种提高磷酸镁骨水泥生物相容性的氧化镁原料及其制备方法 |
| CN112245656A (zh) * | 2019-11-20 | 2021-01-22 | 武汉理工大学 | 一种磷酸钙镁骨水泥复合支架的制备方法 |
| CN113616852A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-09 | 西北工业大学 | 一种镁粉/磷酸钙复合骨水泥材料及制备方法 |
-
2022
- 2022-08-08 CN CN202210941421.9A patent/CN115444967A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101856509A (zh) * | 2010-06-18 | 2010-10-13 | 华东理工大学 | 可注射钙镁骨水泥及其制备方法与应用 |
| CN102274543A (zh) * | 2011-08-01 | 2011-12-14 | 天津美基生物医药科技有限公司 | 镁基骨填充粘合剂及其制备方法与应用 |
| CN103007340A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-04-03 | 河南理工大学 | 一种用于人体硬组织修复的自固化复合骨修复材料及应用 |
| CN103977450A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-08-13 | 常州大学 | 一种磷酸钙骨水泥及其制备方法 |
| CN105731846A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-07-06 | 宁波华科润生物科技有限公司 | 一种磷酸镁骨水泥 |
| CN108635624A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-10-12 | 武汉理工大学 | 一种抗溃散型可注射的磷酸镁基骨水泥 |
| CN108658102A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-10-16 | 西华师范大学 | 一种提高磷酸镁骨水泥生物相容性的氧化镁原料及其制备方法 |
| CN112245656A (zh) * | 2019-11-20 | 2021-01-22 | 武汉理工大学 | 一种磷酸钙镁骨水泥复合支架的制备方法 |
| CN113616852A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-09 | 西北工业大学 | 一种镁粉/磷酸钙复合骨水泥材料及制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | Self-setting bioactive calcium–magnesium phosphate cement with high strength and degradability for bone regeneration | |
| Tamimi et al. | Brushite–collagen composites for bone regeneration | |
| Liu et al. | Novel injectable calcium phosphate/chitosan composites for bone substitute materials | |
| US7081161B2 (en) | Biocompatible cement containing reactive calcium phosphate nanoparticles and methods for making and using cement | |
| JP4824908B2 (ja) | 新規骨無機代替物 | |
| KR102160719B1 (ko) | 주사성, 생분해성 골시멘트 및 이를 제조 및 사용하는 방법 | |
| AU2002213313A1 (en) | Biocompatible cement containing reactive calcium phosphate nanoparticles and methods for making and using such cement | |
| Motameni et al. | A review of synthesis methods, properties and use of monetite cements as filler for bone defects | |
| Haque et al. | In vitro and in vivo research advancements on the magnesium phosphate cement biomaterials: A review | |
| CN102274543A (zh) | 镁基骨填充粘合剂及其制备方法与应用 | |
| CN105903063B (zh) | 一种镁基医用骨粘结剂材料及其制备方法 | |
| Wang et al. | An injectable porous bioactive magnesium phosphate bone cement foamed with calcium carbonate and citric acid for periodontal bone regeneration | |
| JP2018167016A (ja) | 硬組織接合用接着剤、硬組織接合用接着剤キット、及び骨セメント | |
| US20060096504A1 (en) | Adhesive bone cement | |
| US20140305344A1 (en) | Magnesium phosphate biomaterials | |
| Mao et al. | Investigation of the histology and interfacial bonding between carbonated hydroxyapatite cement and bone | |
| Engqvist et al. | Chemical stability of a novel injectable bioceramic for stabilisation of vertebral compression fractures | |
| CN115444967A (zh) | 一种生物活性硬组织粘合剂及其制备方法与应用 | |
| JP2001314497A (ja) | 生体材料用組成物及びその硬化体 | |
| RU2617050C1 (ru) | Биоактивный композиционный материал для замещения костных дефектов и способ его получения | |
| El-Maghraby et al. | Preparation, structural characterization, and biomedical applications of gypsum-based nanocomposite bone cements | |
| JP2002210002A (ja) | 生体組織修復用組成物 | |
| CN106031799A (zh) | 一种硅酸钙类/锶盐骨水泥及其制备方法 | |
| JPS6171060A (ja) | 骨、歯牙充填用のα―リン酸三カルシウム含有組成物 | |
| CN118022050A (zh) | 一种钉道增强用骨水泥 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |