一种多孔复合骨水泥及其制备方法与流程

1.本发明涉及生物医用材料技术领域，尤其是一种多孔复合骨水泥及其制备方法。


背景技术：

2.骨水泥是骨粘固剂的常用名，骨水泥是一种用于骨科手术的医用材料。pmma骨水泥是一种可注射填充和粘合材料，最早用于假体置换术中。目前，已广泛应用于骨科临床，特别是脊柱修复成型方面。
3.pmma骨水泥作为骨科手术中的可填充材料具有许多优点：有良好的可注射性；有良好的黏性，能够很好地和骨骼、植入器材相黏合；具有优异的力学强度；固化时间快等。同时，pmma骨水泥作为用于人体的注射材料，它的不足也是显而易见的。pmma骨水泥是一种人工合成的聚合物，这种材料与骨之间的相容性较差，不能和骨表面形成良好的结合；并且不能直接诱导骨组织生长，植入体内一段时间后材料容易松动，导致植入失败。
4.中国专利cn102552986b授权公告了一种用金属致孔剂制备多孔骨水泥的方法，该方法通过摩尔比为1:1的比例称取β
‑
tcp和ca(h2po4)2·
h2o粉末研磨后制成复合粉体，在其中加入0.5mol/l的柠檬酸溶液调和，然后在其中加入金属粉末，使其自然发泡固化，得到多孔骨水泥材料。该方法中骨水泥固化后残余的金属盐和碱性物质会影响骨水泥的力学性能和生物学性能，同时残留物溶于人体体液或血液后还有可能存在安全风险。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种多孔复合骨水泥及其制备方法，克服前述现有技术的不足，能够用于整形外科及骨质疏松性骨折固定、骨缺损填充等，解决了传统骨水泥与自体骨之间界面结合力低、骨细胞不能长入以及目前多孔骨水泥固化后致孔剂残余的反应物影响骨水泥力学性能及生物相容性问题。
6.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
7.一种多孔复合骨水泥，主要由粉体和液体两部分组成，粉体和液体的比例为粉液比例为(1.8
‑
2.5)：(0.8
‑
1.2)g/ml，其中：
8.所述粉体主要由如下质量百分含量的原料组成：甲基丙烯酸聚合物29.5
‑
84％、可降解生物材料10
‑
40％、硫酸钡5
‑
30％、过氧化苯甲酰0.01
‑
0.5％；
9.所述液体主要有如下质量百分含量的原料组成：甲基丙烯酸甲酯93
‑
99.45％、n,n
‑
二甲基对甲苯胺0.5
‑
5％、对苯二酚0.05
‑
2％。
10.优选的，所述可降解生物材料是主要由聚乙二醇与柠檬酸通过酯化反应聚合得到的具有三个支链结构的共聚物。
11.优选的，所述可降解生物材料的制备方法包括如下步骤：将脱水剂、催化剂、柠檬酸和聚乙二醇按照摩尔比(1.7
‑
2.3)：(0.3
‑
0.6)：(0.8
‑
1.3)：(2.8
‑
3.4)混合，并溶于正丁醇溶剂中，20
‑
40℃下反应4
‑
8h，反应结束后进行分离，真空干燥后得到可降解生物材料；化学反应式为：
[0012][0013]
优选的，所述可降解生物材料的制备方法中将脱水剂、催化剂、柠檬酸和聚乙二醇按照摩尔比2：0.5：1：3混合。
[0014]
优选的，所述脱水剂为n,n
‑
二环己基碳二亚胺或1
‑
乙基
‑
3(3
‑
二甲基丙胺)碳二亚胺。
[0015]
优选的，所述催化剂为4
‑
二甲氨基吡啶、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的任意一种。
[0016]
优选的，所述聚乙二醇的分子量为200
‑
600。
[0017]
一种多孔复合骨水泥的制备方法，包括如下步骤：
[0018]
(1)将规定量的可降解生物材料、聚甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰和硫酸钡按照比例在混合机中，混合均匀得到骨水泥粉体；
[0019]
(2)将规定量的甲基丙烯酸甲酯、n,n
‑
二甲基对甲苯胺和对苯二酚按照比例混合均匀得到骨水泥液体；
[0020]
(3)将步骤(1)混合均匀的骨水泥粉体和步骤(2)混合均匀的骨水泥液体按比例混合均匀，即得多孔复合骨水泥。
[0021]
优选的，所述步骤(3)的环境条件为：温度(23
±
1)℃、相对湿度不低于40％。
[0022]
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种多孔复合骨水泥及其制备方法具有以下优点：在骨水泥中添加可降解生物材料致孔，该可降解生物材料是由聚乙二醇与柠檬酸通过酯化反应聚合得到，聚乙二醇是非离子性亲水聚合物，能溶于水和大部分有机溶剂除醚和烷烃类，具有无毒、无抗原性、无免疫原性和良好的生物相容性，柠檬酸为三元酸，是许多天然有机酸中的一种，具有一般有机酸的化学反应活性，无毒，是体内三羧酸循环的代谢产物，因此本发明多孔复合骨水泥及骨水泥固化后可降解生物材料的残留具有良好的生物相容性以及生物降解性，能改善pmma骨水泥的吸水性与溶解性，且代谢形成的多孔结构也有利于新骨的长入，不影响骨水泥的力学性能。
具体实施方式
[0023]
实施例1
[0024]
一种多孔复合骨水泥，主要由20g粉体和10ml液体两部分组成，所述粉体主要由如下原料组成：pmma11.98g、可降解生物材料2g、硫酸钡6g、过氧化苯甲酰0.02g，上述原料混合均匀得到骨水泥粉体；所述液体主要有如下原料组成：甲基丙烯酸甲酯9.45ml、n,n
‑
二甲基对甲苯胺0.5ml、对苯二酚0.05ml，上述原料混合得到骨水泥液体。
[0025]
所述可降解生物材料是主要由聚乙二醇与柠檬酸通过酯化反应聚合得到的具有三个支链结构的共聚物，具体制备方法为：将edci、dmap、柠檬酸、聚乙二醇(分子量为200)按照摩尔比2:0.5:1:3混合，并溶于正丁醇溶剂中，40℃下反应6h，反应结束后进行分离，真空干燥后即得。
[0026]
本实施例中多孔复合骨水泥的制备方法包括如下步骤：在23
±
1℃、相对湿度不低于40％条件下，将骨水泥粉体与骨水泥液体按比例进行调和，搅拌1
‑
2min后即得多孔复合骨水泥，将多孔复合骨水泥灌入注射器，注入固定的模具中，固化后进行物理性能测试，其中压缩试验样品尺寸为高12mm、直径6mm圆柱；弯曲试验样品尺寸为长约75mm、宽10mm、厚3.3mm的板条。
[0027]
实施例2
[0028]
一种多孔复合骨水泥，主要由20g粉体和10ml液体两部分组成，所述粉体主要由如下原料组成：pmma10.98g、可降解生物材料3g、硫酸钡6g、过氧化苯甲酰0.02g，上述原料混合均匀得到骨水泥粉体；所述液体主要有如下原料组成：甲基丙烯酸甲酯9.3ml、n,n
‑
二甲基对甲苯胺0.5ml、对苯二酚0.2ml，上述原料混合得到骨水泥液体。
[0029]
所述可降解生物材料是主要由聚乙二醇与柠檬酸通过酯化反应聚合得到的具有三个支链结构的共聚物，具体制备方法为：将n,n
‑
二环己基碳二亚胺、钛酸四丁酯、柠檬酸、聚乙二醇(分子量为400)按照摩尔比2:0.5:1:3混合，并溶于正丁醇溶剂中，40℃下反应5h，反应结束后进行分离，真空干燥后即得。
[0030]
本实施例中多孔复合骨水泥的制备方法包括如下步骤：在23
±
1℃、相对湿度不低于40％条件下，将骨水泥粉体与骨水泥液体按比例进行调和，搅拌1
‑
2min后即得多孔复合骨水泥，将多孔复合骨水泥灌入注射器，注入固定的模具中，固化后进行物理性能测试，其中压缩试验样品尺寸为高12mm、直径6mm圆柱；弯曲试验样品尺寸为长约75mm、宽10mm、厚3.3mm的板条。
[0031]
实施例3
[0032]
一种多孔复合骨水泥，主要由20g粉体和10ml液体两部分组成，所述粉体主要由如下原料组成：pmma9.98g、可降解生物材料4g、硫酸钡6g、过氧化苯甲酰0.02g，上述原料混合均匀得到骨水泥粉体；所述液体主要有如下原料组成：甲基丙烯酸甲酯9.945ml、n,n
‑
二甲基对甲苯胺0.05ml、对苯二酚0.005ml，上述原料混合得到骨水泥液体。
[0033]
所述可降解生物材料是主要由聚乙二醇与柠檬酸通过酯化反应聚合得到的具有三个支链结构的共聚物，具体制备方法为：将edci、钛酸四异丙酯、柠檬酸、聚乙二醇(分子量为600)按照摩尔比2:0.5:1:3混合，并溶于正丁醇溶剂中，40℃下反应8h，反应结束后进行分离，真空干燥后即得。
[0034]
本实施例中多孔复合骨水泥的制备方法包括如下步骤：在23
±
1℃、相对湿度不低于40％条件下，将骨水泥粉体与骨水泥液体按比例进行调和，搅拌1
‑
2min后即得多孔复合骨水泥，将多孔复合骨水泥灌入注射器，注入固定的模具中，固化后进行物理性能测试，其中压缩试验样品尺寸为高12mm、直径6mm圆柱；弯曲试验样品尺寸为长约75mm、宽10mm、厚3.3mm的板条。
[0035]
实施例4
[0036]
一种多孔复合骨水泥，主要由20g粉体和10ml液体两部分组成，所述粉体主要由如下原料组成：pmma13.98g、硫酸钡6g、过氧化苯甲酰0.02g，上述原料混合均匀得到骨水泥粉体；所述液体主要有如下原料组成：甲基丙烯酸甲酯9.45ml、n,n
‑
二甲基对甲苯胺0.5ml、对苯二酚0.05ml，上述原料混合得到骨水泥液体。
[0037]
本实施例中骨水泥的制备方法包括如下步骤：在23
±
1℃、相对湿度不低于40％条
件下，将骨水泥粉体与骨水泥液体按比例进行调和，搅拌1
‑
2min后即得骨水泥，将多孔复合骨水泥灌入注射器，注入固定的模具中，固化后进行物理性能测试，其中压缩试验样品尺寸为高12mm、直径6mm圆柱；弯曲试验样品尺寸为长约75mm、宽10mm、厚3.3mm的板条。
[0038]
实施例4与实施例1的区别在于：实施例4中未添加可降解生物材料，将实施例1中可降解生物材料的用量增加到了pmma的用量。
[0039]
试验例1
[0040]
对实施例1
‑
4制得的骨水泥进行物理性能测试，测试结果如表1所示：
[0041]
表1
[0042][0043][0044]
由表1能够看出，本发明中实施例1
‑
3中的骨水泥制备过程中引入可降解生物材料，不仅能够获得多孔复合骨水泥，且多孔复合骨水泥固化后的力学性能符合yy 0459
‑
2003标准的要求。
[0045]
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。