專利名稱：：一種磷酸鈣骨水泥及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種醫(yī)用填充材料及其制備方法。具體而言，本發(fā)明公開了一種含有絲素蛋白的高性能磷酸鈣骨水泥。本發(fā)明還涉及絲素蛋白添加到磷酸鈣骨水泥中，合成高性能骨水泥的方法。制備方法包括首先制備了磷酸四鈣粉體、磷酸氫鈣粉體以及HA晶種，其次用家蠶生絲中制備了絲素蛋白粉末，最后將上述步驟的物質(zhì)按照比例混合，形成了高性能的骨水泥。
背景技術(shù)：
：骨質(zhì)疏松性骨折十分常見[RiggsBL,MeltonLJ3RD.Theworldwideproblemofosteoporosis:insightsaffordedbyepidemiology.Bone,1995;17:505S_511S]。Cooper等統(tǒng)計(jì)報(bào)道骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折的發(fā)生率為1.23%，其中女性發(fā)病率高達(dá)1.53%，約為男性的兩倍[CooperC,AtkinsonEJ,0'FallonWM,etal.Incidenceofclinicallydiagnosedvertebralfractures-.apopulation-basedstudyinPochester,Minnesota,19851989.JBoneMinerRes，1999，7:221-227.]。在美國，每年約有150萬例骨質(zhì)疏松性骨折，其中發(fā)生于脊柱為70萬例，為髖部骨折的兩倍[MeltonLJ3rd,ThamerΜ,RayNF,etal.Fracturesattributabletoosteoporosis:reportfromtheNationalOsteoporosisFoundation.JBoneMinerRes，1997;12:16—23]。豐公個(gè)生iff白勺Bl療護(hù)理費(fèi)用1995年即超過138億美元，預(yù)計(jì)2030年將大于600億美元[RayNF,ChanJK,ThamerΜ,etal.MedicalexpendituresforthetreatmentofosteoporoticfracturesintheUnitedStatesin1995:reportfromtheNationalOsteoporosisFoundation.JBoneMinerRes,1997；12=24-35..]。而椎體壓縮骨折的醫(yī)療費(fèi)用為15億美元，以平均住15'^hftgtH[IqbalMM.Osteoporosisepidemiology,diagnosis,andtreatment.SouthMedJ,2000；93:2-18.]椎體壓縮骨折不僅發(fā)生率高，而且后果嚴(yán)重，Cooper和Kado等報(bào)告5年內(nèi)死亡率達(dá)23%-34%[KadoM,BrownerffS,PalermoL,etal.Vertebralfracturesandmortalityinolderwomen.ArchInternMed,1999；159487-492]ο骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折(OsteoporoticVertebralCompressionFractures,0VCF)導(dǎo)致的脊柱畸形，在胸椎可以明顯減少肺容積，在腰椎也可導(dǎo)致限制性呼氣功能障礙也可造成肺容積減少，同時(shí)腹腔容積的減少引起食欲下降，進(jìn)而繼發(fā)全身性營養(yǎng)不良。另外，OVCF引起的慢性背痛、失眠、活動(dòng)減少、精神抑郁等，給患者及其家庭帶來沉重的經(jīng)濟(jì)和精神負(fù)擔(dān)。創(chuàng)傷性脊柱骨折是常見病也是骨科領(lǐng)域中的一個(gè)難題。隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快、汽車消費(fèi)的增長和建筑業(yè)的迅速發(fā)展以及安全設(shè)施及教育的相對滯后。盡管沒有更新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但有理由相信其發(fā)病率仍在升高，尤其是車禍以及高處墜落導(dǎo)致的脊柱骨折的發(fā)病率越來越高。據(jù)艮道[VanderRoerN,deLangeES,BakkerFC,etal.Managementoftraumaticthoracolumbarfractures-.asystematicreviewoftheliterature.EurSpineJ,2005；14:527-534]，在美國，其發(fā)病率高達(dá)35-60人/百萬人/年(2001)，日本約為40-72人/百萬人/年Q001)，我國1987年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示其發(fā)生率6.7人/百萬人/年[唐天駟.胸腰段脊柱脊髓損傷的外科治療進(jìn)展.中華創(chuàng)傷雜志，1995；11:327-330]。由于外傷性脊柱骨折多數(shù)為中青年，終身殘疾率高，給患者個(gè)人、家庭以及社會均帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。目前，創(chuàng)傷性椎體壓縮骨折，如壓縮程度不足1/3時(shí)，常常采用臥床休息加背伸肌ISi^fitJTj[WeidenbaumM,FarcyJPC.Surgicalmanagementofthoracicandlumbarburstfractures[M].In:BridwellKH,DeffaldRL,eds.Thetextbookofspinalsurgery.2nded.Philadelphia(NY)=Lippincott-RavenPublishers,1997，1839-1880.]。但這些患者往往年齡較輕，工作相當(dāng)繁忙，長期臥床必將嚴(yán)重影響其工作和生活，也將影響其多方面的生理內(nèi)環(huán)境。后凸畸形的存在，改變了脊柱正常的生理曲度和生物力學(xué)環(huán)境，這也必將加速其脊柱今后的退變。這確實(shí)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)亟待解決的重要問題。雖然，骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折臥床休息3月左右骨折可愈合，但由于椎體仍處于壓縮狀態(tài)而遺留高度丟失和后凸畸形。同時(shí)臥床休息會進(jìn)一步導(dǎo)致骨量丟失，加重骨質(zhì)疏松。據(jù)報(bào)道臥床一周將導(dǎo)致骨量丟失[KarlssonMK,HasseriusR,GerdhemP,etal.Vertebroplastyandkyphoplasty:Newtreatmentstrategiesforfracturesintheosteoporoticspine.ActaOrthop，2005;76:620-627]；而后凸畸形將使脊椎負(fù)重重心前移，生物力學(xué)環(huán)境改變，造成再骨折的機(jī)會將增加5-12倍[HarropJS,PrpaB,ReinhardtMK,etal.Primaryandsecondaryosteoporosis‘incidenceofsubsequentvertebralcompressionfracturesafterkyphoplasty·Spine，2004;29:2120_2125]ο后又將臥床休息，骨量進(jìn)一步丟失，并且后凸畸形也更加增大，陷入惡性循環(huán)。此外患者常常伴有頑固性背痛，嚴(yán)重影響日常活動(dòng)。當(dāng)一個(gè)胸椎發(fā)生壓縮骨折時(shí)，肺活量將降低9%[LeechJA,DulbergC,KellieS,etal.Relationshipoflungfunctiontoseverityofosteoporosisinwomen.AmRevRespirDis，1990;141:68-71]；當(dāng)多個(gè)椎體壓縮骨折時(shí)，將顯著影響脊柱的正常功能以及肺、胃腸功能，導(dǎo)致生活質(zhì)量急劇下降，最后生活完全不能自理，使其在5年內(nèi)的死亡率達(dá)34%，與以往髖部骨折保守治療的死亡率相當(dāng)[CooperC,AtkinsonEJ,0'FallonWM,etal.Incidenceofclinicallydiagnosedvertebralfractures-.apopulaion-basedstudyinPochester,Minnesota,19851989.JBoneMinerRes，1999，7:221-227]。目前，髖部骨折和股骨粗隆間骨折采用手術(shù)復(fù)位內(nèi)固定方法治療，使死亡率明顯降低。因此，積極有效地治療椎體壓縮骨折的關(guān)鍵在于迅速緩解疼痛，打斷惡性循環(huán)，盡可能恢復(fù)椎體高度和矯正后凸畸形，提高患者的生存質(zhì)量，降低死亡率。20世紀(jì)80年代，法國醫(yī)生Deramand和feilibert首先運(yùn)用椎體成形術(shù)治療血管瘤所致的椎體骨質(zhì)破壞，即刻緩解了患者的長期疼痛，此后這一技術(shù)廣泛運(yùn)用于治療骨質(zhì)疏松癥以及腫瘤所致的椎體壓縮骨折和骨質(zhì)破壞，開創(chuàng)了椎體壓縮骨折微創(chuàng)治療的新紀(jì)兀[DeramondH，DepriesterC，GalibertP，etal.Percutaneousvertebroplastywithpolymethylmethacrylate!techniques,indications，andresults.RadiolClinNorthAm，1998，36:533-546]。但是，這一技術(shù)骨水泥滲漏率高，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大，且對椎體高度、后凸畸形無糾正作用[GroenRJ，duToitDF,PhillipsFM，etal.Anatomicalandpathologicalconsiderationsinpercutaneousvertebroplastyandkyphoplasty:areappraisalofthevertebralvenoussystem·Spine，2004;29:1465_1471。1994年出現(xiàn)了可擴(kuò)張球囊為核心的手術(shù)器械，通過球囊擴(kuò)張來恢復(fù)椎體高度、糾正后凸畸形，即球囊擴(kuò)張后凸成形術(shù)[MathisJM,BarrJD,BelkoffSM,etal.Percutaneousvertebroplastyadevelopingstandardofcareforvertebralcompressionfractures.AmJNeuroradiol，2001；22:373-381]。經(jīng)臨床應(yīng)用，該技術(shù)不僅能迅速緩解患者疼痛，增加椎體剛度和強(qiáng)度；同時(shí)又能使骨折椎體復(fù)位，恢復(fù)椎體高度，矯正后凸畸形，增加肺活量，改善肺功能；并且通過球囊擴(kuò)張，可使椎體內(nèi)產(chǎn)生一空腔，骨水泥滲漏率明顯減少，取得了更為滿意的治療效果[楊惠林，YuanHA，陳亮，等.椎體后凸成形術(shù)治療老年骨質(zhì)疏松脊柱壓縮骨折.中華骨科雜志，2003；23:262-265]。這一新型微創(chuàng)脊柱外科技術(shù)，在椎體壓縮性骨折的治療中一改傳統(tǒng)難盡人意的過去，顯示出極大的優(yōu)越性。后凸成形術(shù)中椎體內(nèi)擴(kuò)張后，在恢復(fù)椎體的正常高度的同時(shí)，在椎體內(nèi)形成空腔，須在空腔內(nèi)填入合適的充填材料，才能在術(shù)后維持恢復(fù)后的高度。椎體內(nèi)的空腔如何得以修復(fù)？這是國內(nèi)外學(xué)者尚未解決的問題，椎體內(nèi)的空腔的修復(fù)與四肢等其他部位內(nèi)固定后骨缺損的修復(fù)不同，有其明顯的特殊性因其缺損位置在椎體內(nèi)，位置較深，不能直視，必須在X線監(jiān)視下注入，且入路空間有限，就要求注入的材料具有可注射性、適宜的粘滯性，阻滯X線性(即可在X線透視下注射)；后凸成形術(shù)后需要獲得椎體的即刻穩(wěn)定，充填材料在沒有任何輔助固定的情況下必須即刻能承受較高的應(yīng)力達(dá)到支撐作用，要求充填材料具有合適的機(jī)械性能和凝固時(shí)間；填充材料必須具備良好的生物活性、骨傳導(dǎo)性，椎體內(nèi)松質(zhì)骨對充填材料進(jìn)行爬行替代的過程同時(shí)也要保持其良好的機(jī)械強(qiáng)度，這就要求充填材料降解速度要小于或者等于椎體內(nèi)松質(zhì)骨的成骨速度；充填材料的凝固過程是在體內(nèi)進(jìn)行，這要求充填材料在體內(nèi)凝固的過程中不能釋放大量的熱，以較低的溫度下進(jìn)行聚合，以免損傷周圍組織，尤其是脊髓和神經(jīng)根。目前，后凸成形術(shù)最常采用的充填材料是聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)，然而PMMA存在很多的缺點(diǎn)[BelkoffSM,MolloyS.TemperaturemeasurementduringpolymerizationofpoIymethylmethacrylatecementusedforvertebroplasty.^ine，2003J8:1555-155:生物相容性差，無生物活性，聚合時(shí)釋放大量的熱，未聚合單體的毒性等。這些缺點(diǎn)導(dǎo)致了PMMA在臨床應(yīng)用時(shí)常常會發(fā)生一些嚴(yán)重的并發(fā)癥。國外研究者認(rèn)為PMMA不適于充填創(chuàng)傷性脊柱壓縮骨折的椎體的擴(kuò)張后空腔[VerlaanJJ,DhertWJ,VerboutAJ,etal.Balloonvertebroplastyincombinationwithpediclescrewmstrumentation:anoveltechniquetotreatthoracicandlumbarburstfractures·Spine，2005;30:E73_E79]。giMiH豐公個(gè)生縮骨折有所不同，對于年輕創(chuàng)傷性椎體壓縮骨折行椎體后凸成形術(shù)后，充填材料PMMA在體內(nèi)須永久存留，然而臨床缺乏大規(guī)模較長時(shí)間追蹤研究，缺乏對其長期安全性和有效性的評估證據(jù)；且PMMA無生物活性，不宜直接用于該類患者體內(nèi)。要將后凸成形術(shù)應(yīng)用創(chuàng)傷性椎體壓縮骨折的治療上，就需要研制出合適的生物活性充填材料。二十世紀(jì)八十年代，Brown和Chow發(fā)明了磷酸鈣骨水泥(CalciumPhosphateCement,CPC)[BrownWE,ChowLC.Anewcalciumphosphatewater-settingcement.AmericanCeramicSociety,OH:Westerville，1987:352]，因其具有良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，并能在體內(nèi)降解等優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注。國內(nèi)外學(xué)者對其進(jìn)行了在椎體內(nèi)充填的體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CPC具有較好的機(jī)械性能，有望成為理想的椎體內(nèi)充填材料，甚至已被少數(shù)學(xué)者在后凸成形術(shù)中試用[TakemasaR，YamamotoH，TaniT，etal.Kyphoplastyusingbioactivecalciumphosphatecementforosteoporoticvertebralfractures.In71thAnnualMeetingofAmericanAcademyofOrthopedicSurgeons.SanFrancisco,California:2004,p538]。但是CPC力學(xué)強(qiáng)度低，脆性大，在生理環(huán)境中的抗疲勞與破壞強(qiáng)度不高，尤其是在濕環(huán)境下斷裂韌性很低，為一種典型的脆性材料[XuHH,SimonCGJr.Fastsettingcalciumphosphate—chitosanscaffold:mechanicalpropertiesandbiocompatibility.Biomaterials,2005；26:1337-1348],同時(shí)存在固化時(shí)間長，粘結(jié)性差的缺點(diǎn)。這些使CPC的應(yīng)用受到較大的限制，一定程度上影響了它用于椎體強(qiáng)化的效果國內(nèi)外學(xué)者紛紛致力于上述問題的解決，將CPC與各種材料進(jìn)行復(fù)合，如殼聚糖、可吸收纖維、聚合物等，但均未能取得突破性的進(jìn)展[LiuH，LiH，ChengW，etal.Novelinjectablecalciumphosphate/chitosancompositesforbonesubstitutematerials.ActaBiomater,2006；2:557-565]。CPC本身強(qiáng)度和脆性問題解決的關(guān)鍵是研制一種有機(jī)無機(jī)復(fù)合人工骨，以可降解有機(jī)高分子材料來增強(qiáng)、增韌磷酸鈣骨水泥，在保持良好的骨傳導(dǎo)性的同時(shí)使其機(jī)械性能得到大幅度提高。如果采用合成的可降解高分子增韌，則由于無機(jī)材料與有機(jī)聚合物界面性質(zhì)相差較大，它們之間的親和性差，難以混合均勻，所以必須選擇與磷酸鈣有良好親和力的可降解高分子，而絲素蛋白就是其中比較好的一種。絲素蛋白是一種由家蠶分泌的天然高分子纖維蛋白，含量約占蠶絲的7080%，主要由甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-丙氨酸-絲氨酸的重復(fù)多肽鏈所組成[LiMZ,WuZY,ZhangCS,etal.Studyonporoussilkfibroinmaterials.II.Preparationandcharacteristicsofspongyporoussilkfibroinmaterials.JApplPolymSci,2001；79:2192-2199]大量的研究表明絲素蛋白是一種非常出色的醫(yī)用生物材料，一方面具有良好的生物相容性和生物活性，對機(jī)體沒有細(xì)胞毒性，不引起炎癥反應(yīng)，也沒有遺傳毒性，細(xì)胞能在絲素材料上很好地黏附、擴(kuò)散和增殖[MinBM,LeeG,KimSH,etal.Electrospinningofsilkfibroinnanofibersanditseffectontheadhesionandspreadingofnormalhumankeratinocytesandfibroblastsinvitro.Biomaterials,2004;25:口89-口97]，體內(nèi)試驗(yàn)?zāi)苄迯?fù)骨缺損[FiniMiMottaAiTorricelliP，etal.Thehealingofconfinedcriticalsizecancellousdefectsinthepresenceofsilkfibroinhydrogel.Biomaterials,2005；26:3527-3536]和愈合皮膚創(chuàng)傷[SugiharaA，SugiuraKiMoritaH,etal.Promotiveeffectsofasilkfilmonepidermalrecoveryfromfull-thicknessskinwounds.ProcSocExpBiolMed,2000；225:58-64]；另一方面表現(xiàn)出了卓越的力學(xué)性能，有研究將絲素蛋白纖維經(jīng)特定的理化處理，形成接近于正常的前交叉韌帶性能的絲素蛋白基質(zhì)材料[AltmanGH,HoranRL,LuHH,etal.Silkmatrixfortissueengineeredanteriorcruciateligaments.Biomaterials,2002；23:4131-4141]；同時(shí)，絲素蛋白在體內(nèi)易降解，由于其由氨基酸構(gòu)成，降解產(chǎn)物無任何毒性和刺激性，易被人體吸收而不產(chǎn)生炎癥反應(yīng)[MinouraN.Biomaterialapplicationofpolymericmaterials.CRCPressBocaRaton,1993；21:1]。和其他生物材料相比，絲素蛋白還具有來源廣、純度高、提取方法簡便，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。為了解決磷酸鈣骨水泥力學(xué)強(qiáng)度低與脆性大的缺點(diǎn)，根據(jù)絲素蛋白的上述優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明嘗試改進(jìn)了磷酸鈣骨水泥，為骨質(zhì)疏松性骨折提供了更高性能的活性充填材料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明制備了一種新型的高性能磷酸鈣骨水泥本發(fā)明所述的磷酸鈣骨水泥，是添加了一定量絲素蛋白的磷酸鈣骨水泥。本發(fā)明確定了絲素蛋白的添加合適比例，為按照重量比的1.0%-2.5%絲素蛋白。所述絲素蛋白為從家蠶生絲中制備的絲素蛋白，絲素蛋白在添加之前用離心噴霧干燥機(jī)處理為絲素蛋白粉末。本發(fā)明還公開了一種磷酸鈣骨水泥的制備方法，包括以下步驟1)制備磷酸四鈣粉體、磷酸氫鈣粉體以及HA晶種；2)從家蠶生絲中提取絲素蛋白，并制備絲素蛋白粉末；3)將上述步驟的物質(zhì)按比例混合形成高性能的骨水泥本發(fā)明為家蠶絲素蛋白提供了一種新用途。圖1實(shí)驗(yàn)組及對照組抗壓強(qiáng)度的比較分析。如圖所示，不同材料抗壓強(qiáng)度趨勢如下CPC<SF0.5/CPC<SF10/CPC<SF1.5/CPC<SF2.0/CPC<SF25/CPC<SF3。/CPC。圖2實(shí)驗(yàn)組及對照組凝固時(shí)間的比較分析。如圖所示，不同材料的凝固時(shí)間趨勢如下=CPC>SF。5/CPC>SF10/CPC>SF1.5/CPC>SF2。/CPC>SF25/CPC>SF30/CPC圖3實(shí)驗(yàn)組及對照組注射性能的比較分析。如圖所示，不同材料注射系數(shù)趨勢如下CPC>SF0.5/CPC>SF10/CPC>SF1.5/CPC>SF2.0/CPC>SF25/CPC>SF3。/CPC。圖4SF2.5/CPC掃描電鏡圖。照片的放大倍數(shù)為3000倍。圖5SF2.5/CPC掃描電鏡圖。照片的放大倍數(shù)為10000倍。圖6單純CPC原料的X線衍射圖。圖7CPC水化24h產(chǎn)物的X線衍射圖。無水磷酸氫鈣的峰顯示該物質(zhì)還有殘留。圖8SF2.5/CPC原料的X線衍射圖。圖中沒有出現(xiàn)絲素蛋白的峰。圖9SF2.5/CPC水化24h產(chǎn)物的X線衍射圖。無水磷酸氫鈣的峰已完全消失。實(shí)施例1TTCP/DCPA體系磷酸鈣鹽與絲素蛋白的制備1.TTCP/DCPA體系磷酸鈣鹽的制備1)磷酸四鈣的制備通過液相沉淀法制備將Ca(N03)2和(NH4)2HP04分別溶于蒸餾水中配制成1.OOmol/L的溶液。按Ca/P=1.67的比例，將Ca(N03)2溶液緩慢滴加到(NH4)2HP04溶液中，同時(shí)用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH值為10.00。不斷攪拌，在常溫下反應(yīng)2后，按整個(gè)體系Ca/P=2.0的比例，向上述懸浮液中同時(shí)滴加1.OOmol/L的Ca(N03)2溶液和0.5mol/L的(NH4)2C03溶液，滴加完后，繼續(xù)攪拌反應(yīng)池，最后形成均一的懸浮液。將其真空抽濾后所得濾餅于80°C下干燥，即得HA-CC包覆粉末。將此粉末于高溫爐中以5°C/min的速率升溫至1500°C，保溫證后，取出在空氣中急冷，破碎后過200目篩，即得TTCP粉體。2)磷酸氫鈣的制備分析純原料DCPD粉末在120°C下干燥處理12h，冷卻，過篩，即得DCPA粉體。3)HA晶種的制備參考液相沉淀法制備TTCP的步驟，將Ca(N03)2溶液和(NH4)2HP04溶液按Ca/P摩爾比為1.67的比例在堿性條件通過液相沉淀反應(yīng)生成低結(jié)晶度HA沉淀，洗滌，過濾，80°C烘干，在800°C下鍛燒池，得高結(jié)晶度的HA。2.絲素蛋白的制備1)家蠶絲纖維脫膠家蠶生絲置于0.5%。的無水碳酸鈉溶液中，于90100°C處理30min，重復(fù)操作三次，前兩次用自來水，最后一次用去離子水，以脫去蠶絲中的絲膠。脫膠后洗凈，烘箱60°C烘干后得到精煉蠶絲——絲素纖維。2)絲素纖維溶解配制CaC12·013(:Η20Η·Η20(摩爾比128)三元溶液。于72士2°C在三元溶液中磁力攪拌溶解絲素纖維，浴比110，時(shí)間lh，得到混合溶液。3)透析將絲素溶液裝入透析袋，在流動(dòng)自來水中透析4之后換用去離子水，每小時(shí)換一次水，持續(xù)48h。經(jīng)透析、過濾得到純家蠶絲素蛋白溶液。4)噴霧干燥在130°C的溫度下，用0PD-8型高速離心噴霧干燥機(jī)將絲素溶液干燥后制得可溶性絲素蛋白粉末，噴霧條件為塔頂120°C，塔底6070°C。實(shí)施例2絲素蛋白增強(qiáng)磷酸鈣骨水泥的合成及性能測定1.CPC漿體制備將制得的粉體以無水乙醇為介質(zhì)在球磨機(jī)中濕磨Mh，然后80°C烘干，瑪瑙研缽中研磨，過篩。將合成和處理過的TTCP和DCPA粉體按等摩爾比混合，添加4%質(zhì)量比例的HA晶種及不同量的絲素蛋白粉末，充分混合后放置在干燥器中備用。稱取13.6g磷酸二氫鉀和42.6g磷酸氫鈉溶解于IOOOml去離子水中，獲得pH約為7.0的磷酸鹽緩沖溶液作為CPC固化液。分別將絲素蛋白粉末按0.5wt%U.Owt%U.5wt%,2.Owt2.5wt%,3.Owt%^比例分為6組，分別作為SFO.5/CPC、SFl.0/CPC、SFl.5/CPC、SF2.0/CPC、SF2.5/CPC、SF3.0/CPC，單純CPC組作為空白對照。根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，按0.4的液固比(ml/g)，在溫度為22士1°C，濕度為40%60%的條件下混合。2.CPC性能參數(shù)測定SF在CPC固相粉末中的質(zhì)量配比不同，制備的6種SF/CPC復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度、凝固時(shí)間及注射性能也不同。數(shù)據(jù)采用均數(shù)士標(biāo)準(zhǔn)差(s)表示，運(yùn)用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)資料的方差分析進(jìn)行比較，以P<0.05代表差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。應(yīng)用SAS8.01(StatisticalAnalysisSystem)統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。1)抗壓強(qiáng)度將CPC調(diào)和物填注于自制不銹鋼模具內(nèi)(高12mm，直徑6mm的圓柱體)，30min后脫模。放入溫度37°C、濕度為100%的恒溫培養(yǎng)箱中，24h后取出，打磨試件使上下面光滑、水平。在生物力學(xué)測試儀上進(jìn)行測試，加載頭直徑為6mm，以lmm/min的加載速度軸向加壓，自動(dòng)記錄儀記錄壓力和位移的變化?？箟簭?qiáng)度為單位面積試件的最大承受力。每種復(fù)合材料如此重復(fù)5次。不同sf含量的sf/cpc抗壓強(qiáng)度如下sfa5/cpc同對照組相比差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，從sfu/cpc開始抗壓強(qiáng)度差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；不同材料抗壓強(qiáng)度趨勢如下cpc<sf。5/cpc<sf10/cpc<sf15/cpc<sf2。/cpc<sf25/cpc<sf30/cpc(圖1)。其中當(dāng)絲素蛋白的重量比大于1.0%時(shí)，抗壓強(qiáng)度較不添加絲素蛋白時(shí)增加44%，具有實(shí)際應(yīng)用的意義。2)凝固時(shí)間將CPC調(diào)和物置入直徑10mm，高40mm的玻璃管中，從維卡針初凝試針接觸試樣表面開始，讓滑桿自由落下至試針插入試樣距底板4士1mm，此時(shí)為水泥的初凝狀態(tài)。換用終凝試針，試針從接觸試樣表面后讓滑桿自由落下，當(dāng)試針沉入試樣不超過0.5mm時(shí)骨水泥達(dá)終凝狀態(tài)。每種復(fù)合材料如此重復(fù)5次。不同SF含量的SF/CPC凝固時(shí)間如下初凝時(shí)間SFa5/CPC同對照組相比差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，從SF1./CPC開始材料的初凝時(shí)間同對照組相比差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；終凝時(shí)間所有實(shí)驗(yàn)組同對照組相比差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。不同材料的凝固時(shí)間趨勢如下:CPC>SF0.5/CPC>SF10/CPC>SF15/CPC>SF2.0/CPC>SF25/CPC>SF3.Q/CPC(圖2)。如圖所示，當(dāng)絲素蛋白的重量比為3.0%時(shí)(SF3.Q/CPC)，初凝時(shí)間明顯比SF2.5/CPC縮短，縮短了51%。初凝時(shí)間的減小，降低了骨水泥在手術(shù)中的方便應(yīng)用。所以本發(fā)明選取了小于等于2.5%比例絲素蛋白的骨水泥。3)注射性能使用一次性20ml注射器，內(nèi)徑為20mm，前端開口內(nèi)徑為2mm，將7.5g骨水泥粉末和固化液混合后填入注射器內(nèi)，將其置于測試機(jī)上，垂直加載壓力為50N，混合;3min后開始加壓。計(jì)算注射前后的骨水泥質(zhì)量，注射系數(shù)=(注射出的質(zhì)量/注射前總質(zhì)量)χιοο%。每種復(fù)合材料如此重復(fù)5次。不同SF含量的SF/CPC注射性能如下SFa5/CPC及SF1VCPC同對照組相比差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，從SF1.5/CPC開始注射系數(shù)差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；不同材料注射系數(shù)趨勢如下CPC>SF0.5/CPC>SFlo/CPC>SF1VCPC>SF2.0/CPC>SF2.5/CPC>SF3.Q/CPC(圖3)。如圖所示，當(dāng)絲素蛋白的重量比為3.0%時(shí)(SF3./CPC)，注射系數(shù)較明顯比SF25/CPC減小。3.cpc表面形貌觀察將SF2.5/CPC的斷裂樣本干燥，斷裂面經(jīng)真空鍍膜儀表面噴金，掃描電鏡(XL-30，Philips,Netherlands)不同放大倍數(shù)下觀察復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特征。SF2.5/CPC復(fù)合材料的固化產(chǎn)物由規(guī)則的片狀和粒狀晶體構(gòu)成，互相附著，晶體間充滿均勻而又不規(guī)則的孔隙，微孔大小510μm，SF貫穿于CPC晶體間，將CPC晶體緊密連接。高倍鏡下見固化產(chǎn)物幾乎由都由針狀晶體組成，晶粒非常細(xì)小，并且互相纏繞，呈放射狀(圖4與圖5)。4.CPC成分分析將混合24h后的CPC和SF2.5/CPC浸入丙酮終止反應(yīng)，真空干燥后用瑪瑙研缽對試樣進(jìn)行研磨1520min。在X-射線衍射儀上對研磨后的樣品進(jìn)行測試，并和固化前的粉體進(jìn)行對比。測試條件采用超能探測器，M濾波片，CuKa輻射，管電壓40kV，管電流30mA，連續(xù)掃描，步長0.0330°。CPC和SF2.5/CPC固相粉末的X線衍射(XRD)圖上均可以看到磷酸四鈣和無水磷酸氫鈣的特征峰，以及極弱的羥基磷灰石的峰，由于量很少，SF2.5/CPC圖上并沒有出現(xiàn)SF的峰。固化24h后的XRD圖顯示SF2.5/CPC固化產(chǎn)物主要成分為羥基磷灰石，同時(shí)有少許未反應(yīng)完全的磷酸四鈣，無水磷酸氫鈣的峰已完全消失；而單純CPC的固化產(chǎn)物中除了羥基磷灰石，仍可見到明顯的磷酸四鈣的峰(圖6-9)。這說明SF2.5/CPC的水化反應(yīng)速度要比單純CPC快，而最終產(chǎn)物仍為羥基磷灰石。權(quán)利要求1.一種磷酸鈣骨水泥，其特征在于，所述的骨水泥為按照重量比添加1.0%-2.5%絲素蛋白的磷酸鈣骨水泥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鈣骨水泥，其特征在于，所述絲素蛋白是從家蠶生絲中制備提取。3.一種磷酸鈣骨水泥的制備方法，包括1)制備磷酸四鈣粉體、磷酸氫鈣粉體以及HA晶種；2)從家蠶生絲中提取絲素蛋白，并制備絲素蛋白粉末；3)將上述步驟的物質(zhì)按比例混合形成高性能的骨水泥。全文摘要本發(fā)明公開了一種醫(yī)用填充材料及其制備方法。本發(fā)明首先制備了一種新型的磷酸鈣骨水泥。本發(fā)明所述的骨水泥為按照重量比添加1.0％-2.5％絲素蛋白的磷酸鈣骨水泥。在保留磷酸鈣骨水泥優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，所述新型骨水泥較磷酸鈣骨水泥的抗壓強(qiáng)度明顯增加，具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明還公開了一種磷酸鈣骨水泥的制備方法。所述制備方法主要是在制備TTCP/DCPA體系磷酸鈣鹽與絲素蛋白粉末的基礎(chǔ)上，將上述兩類物質(zhì)按比例通過混合形成高性能的骨水泥。文檔編號A61L27/12GK102335456SQ20101023274公開日2012年2月1日申請日期2010年7月21日優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日發(fā)明者干旻峰,朱雪松,楊惠林,毛海青,王根林,耿德春,鄒俊,陳曉慶申請人:蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院