一種高羥基磷灰石含量的復(fù)合型骨水泥及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種高羥基磷灰石含量的復(fù)合型骨水泥，包括粉末部分和液體部分，所述的粉末部分由經(jīng)P(MMA-co-MPS)表面修飾的羥基磷灰石和聚甲基丙烯酸甲酯組成；所述的液體部分為含有引發(fā)劑和對(duì)苯二甲酸二甲酯的甲基苯烯酸甲酯。更進(jìn)一步提供了高羥基磷灰石含量的復(fù)合型骨水泥的制備方法和應(yīng)用，該骨水泥具有適合于注射的固液比，采用本發(fā)明的方法制備所得的骨水泥力學(xué)性能達(dá)標(biāo)，且無(wú)毒性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高羥基磷灰石含量的復(fù)合型骨水泥及其制備方法和應(yīng)
用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物材料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種高羥基磷灰石含量的復(fù)合型骨水泥及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]骨水泥是一類(lèi)通過(guò)自行固化后任意塑性的骨修復(fù)材料，今年來(lái)已被廣泛運(yùn)用于臨床外科手術(shù)中。在髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)，整形美容等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。目前市場(chǎng)上的骨水泥主要分為兩類(lèi):磷酸鈣(CPC)骨水泥，CPC骨水泥以其優(yōu)異的生物相容性而占有了骨水泥大量的市場(chǎng)，但是力學(xué)性能差導(dǎo)致其不能被運(yùn)用于承重骨的修復(fù)手術(shù)中；傳統(tǒng)的甲基丙烯酸(PMMA)骨水泥具有優(yōu)異的力學(xué)性能，但是卻因其與自然骨的差異較大，導(dǎo)致其生物相容性存在很大的問(wèn)題。市場(chǎng)上的PMMA骨水泥壽命一般為8年,故在臨床手術(shù)的使用中有一定局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服這樣的局限性，本發(fā)明先提供一種高羥基磷灰石含量的復(fù)合型骨水泥，包括粉末部分和液體部分，所述的粉末部分由經(jīng)P (MMA-C0-MPS)表面修飾的羥基磷灰石和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)組成；所述的液體部分為含有引發(fā)劑和對(duì)苯二甲酸二甲酯的甲基苯烯酸甲酯。
[0004]所述的聚甲基丙烯酸甲酯的分子量為80萬(wàn)~90萬(wàn)。
[0005]粉末部分中的經(jīng)P (MMA-co-MPS)表面修飾的羥基磷灰石和聚甲基丙烯酸甲酯的重量比為1:1.5~2.0。
[0006]按重量百分比計(jì)，液體部分中的引發(fā)劑為0.Cl.2%，對(duì)苯二甲酸二甲酯為4~5%，余量為甲基苯烯酸甲酯。
[0007]所述的粉末部分和液體部分按重量比為1:2.5^2.9。
[0008]所述的引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰。
[0009]更進(jìn)一步提供一種上述的高羥基磷灰石含量的復(fù)合型骨水泥的制備方法，包括以下步驟:
51.將表面修飾后的羥基磷灰石粉末和聚甲基丙烯酸甲酯混合，消毒后，得骨水泥的粉末部分；
52.將引發(fā)劑和對(duì)苯二甲酸二甲酯溶解于甲基苯烯酸甲酯中，得骨水泥的液體部分； 使用時(shí)，將SI所的粉末部分和S2所得的液體部分混合，成型即可。
[0010]更具體地，提供一種上述的高羥基磷灰石含量的復(fù)合型骨水泥在制備骨科植入材料中的應(yīng)用。
[0011]在本發(fā)明中提到的修飾后的羥基磷灰石粉末、高分子量的PMMA粉末等都記載于 申請(qǐng)人:的在先申請(qǐng)中(申請(qǐng)?zhí)枮?01310545809.8，發(fā)明名稱(chēng)為一種可注射復(fù)合型骨水泥及其制備方法和應(yīng)用)，具體公開(kāi)內(nèi)容如下: 納米羥基磷灰石的合成；
稱(chēng)取(CaNO3) 2.4H20和(NH4) 2ΗΡ04粉末溶解于水中，在超聲攪拌的條件下，將(NH4) 2ΗΡ04溶液滴加到(CaNO3) 2.4H20溶液中，加入分散劑，調(diào)節(jié)pH，陳化，離心，水洗，即得。
[0012]P (MMA-co-MPS)的合成:
在惰性氣體下，將甲基丙烯酸甲酯、偶氮二異丁腈、硅烷偶聯(lián)劑和四氫呋喃加入容器中，在6(T70°C攪拌反應(yīng)6~8小時(shí)，即得P (MMA-co-MPS)。
[0013]P (MMA-co-MPS) -HA (即表面修飾后的羥基磷灰石粉末)的制備:
將乙醇/水的混合溶液用冰醋酸調(diào)節(jié)至酸性,將P(MMA-co-MPS)加入其中，再加入上述制備所得的納米羥基磷灰石，調(diào)節(jié)至堿性，將產(chǎn)物過(guò)濾干燥，再用四氫呋喃超聲洗滌，即得。
[0014]高分子量PMMA的合成:
將聚乙烯醇溶于蒸餾水中，攪拌下充分溶解后，加入甲基丙烯酸甲酯(及過(guò)氧化二苯甲酰，升溫至60-100?，反應(yīng)5飛h后，將所得的產(chǎn)物用蒸餾水洗3飛次，置于7(T90°C烘箱中干燥4lh，即得，將所得的高分子量PMMA碾磨成顆粒，待用。
[0015]其中，MMA:甲基丙烯酸甲酯；ΒΡ0:過(guò)氧化二苯甲酰；
PMMA:聚甲基丙烯酸甲酯；DMT:對(duì)苯二甲酸二甲酯；
MPS:硅烷偶聯(lián)劑；THF:四氫呋喃；PVA:聚乙烯醇。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明公開(kāi)的骨水泥制備方法，是一種可注射型骨水泥，應(yīng)用廣泛。
[0017]2、本發(fā)明公開(kāi)的骨水泥制備方法，通過(guò)P(MMA-co-MPS)對(duì)羥基磷灰石進(jìn)行高程度的表面修飾后，大大提高了羥基磷灰石在骨水泥中的分散性，具有優(yōu)秀的力學(xué)性能。
[0018]3、本發(fā)明公開(kāi)的骨水泥制備方法，羥基磷灰石在骨水泥固體粉末中的含量高達(dá)40%，大大提高了 PMMA骨水泥的生物相容性。細(xì)胞毒性試驗(yàn)結(jié)果顯示該骨水泥是沒(méi)有毒性的。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為P (MMA-co-MPS) -HA的紅外表征圖。
[0020]圖2為P (MMA-co-MPS) -HA的熱重分析圖。
[0021]圖3為骨水泥的壓縮強(qiáng)度的結(jié)果圖。
[0022]圖4為骨水泥的彎曲強(qiáng)度的結(jié)果圖。
[0023]圖5為骨水泥的彎曲模量的結(jié)果圖。
[0024]圖6為骨水泥的細(xì)胞毒性的結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。除非特別說(shuō)明，本發(fā)明采用的試劑、設(shè)備和方法為本【技術(shù)領(lǐng)域】常規(guī)市購(gòu)的試劑、設(shè)備和常規(guī)使用的方法。
[0026]實(shí)施案I
第一步，使用75ml丙酮溶液溶解5g P(MMA-co-MPS)粉末后，加入90%乙醇/水的混合溶液并調(diào)節(jié)溶液PH值至3.5-4.0，反應(yīng)一個(gè)小時(shí)后，加入事先超聲分散好的含有8g羥基磷灰石懸液200ml并調(diào)節(jié)整個(gè)體系的PH值至9.0，反應(yīng)過(guò)夜，將產(chǎn)物過(guò)濾，用四氫呋喃超聲清洗三次，真空干燥得到P(MMA-Co-MPS)-HA粉末。實(shí)驗(yàn)紅外結(jié)果如圖1，從圖中觀察到，相對(duì)于羥基磷灰石(HA), P (MMA-co-MPS) -HA在141(Tl460處的C-O反對(duì)稱(chēng)峰吸收峰出現(xiàn)裂峰的現(xiàn)象，說(shuō)明CO/—進(jìn)入羥基磷灰石的內(nèi)部，P(MMA-co-MPS)成功修飾到羥基磷灰石的表面。實(shí)驗(yàn)熱重分析結(jié)果如圖2，羥基磷灰石(a)的質(zhì)量隨著溫度的升高沒(méi)有變化；經(jīng)P (MMA-co-MPS)修飾后的羥基磷灰石(b)，其修飾程度高達(dá)50%。
[0027]第二步，將第一步中所得的表面修飾后的羥基磷灰石粉末0.4g與分子量為85萬(wàn)的PMMA粉末0.6g混合并經(jīng)消毒后即得骨水泥的粉末部分。骨水泥的液體部分由溶解有
0.03gBP0和14ul DMT的MMA溶液3ml組成。將骨水泥粉末組分與液體組分混合后攪拌混勻，經(jīng)注射器注射成型后， 作為實(shí)驗(yàn)組骨水泥。對(duì)照組骨水泥中羥基磷灰石為未經(jīng)修飾的羥基磷灰石粉末。
[0028]實(shí)施案2
壓縮性能實(shí)驗(yàn)樣品尺寸為:高12mm,直徑6_的圓柱體，實(shí)驗(yàn)組骨水泥為實(shí)施例1所述的骨水泥。
[0029]使用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)得壓縮強(qiáng)度結(jié)果如圖3，實(shí)驗(yàn)組骨水泥的壓縮強(qiáng)度明顯高于對(duì)照組骨水泥，并且，實(shí)驗(yàn)組骨水泥的壓縮性能達(dá)到ISO 5833的標(biāo)準(zhǔn)。
[0030]實(shí)施例3
彎曲性能實(shí)驗(yàn)樣品尺寸為:長(zhǎng)75mm,寬IOmm,高3.3mm的板材,實(shí)驗(yàn)組骨水泥為實(shí)施例1所述的骨水泥。
[0031]測(cè)試前，樣品于37°C的水浴中浸泡72±1.0小時(shí)。在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上測(cè)得彎曲強(qiáng)度結(jié)果如圖4，含實(shí)驗(yàn)組骨水泥的彎曲強(qiáng)度高于對(duì)照組的強(qiáng)度，彎曲模量結(jié)果如圖5，結(jié)果與彎曲強(qiáng)度類(lèi)似。彎曲性能的結(jié)果說(shuō)明含有共聚物羥基磷灰石的骨水泥的彎曲性能明顯得到改善。
[0032]實(shí)施案4
細(xì)胞毒性測(cè)試(MTT)實(shí)驗(yàn)樣品尺寸:高6mm，直徑6mm的圓柱體，實(shí)驗(yàn)組骨水泥為實(shí)施例I所述的骨水泥。
[0033]各骨水泥樣分別使用酒精，PBS浸泡24小時(shí)后，使用完全培養(yǎng)基浸泡24小時(shí)得到兩組浸提液。以完全培養(yǎng)基為空白對(duì)照組，每個(gè)樣品接種5000個(gè)人成骨細(xì)胞細(xì)胞(HFOB)。測(cè)得24小時(shí)和48小時(shí)后各組的細(xì)胞存活率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6，與空白對(duì)照組相比，各組細(xì)胞存活率均高于80%，說(shuō)明材料均沒(méi)有毒性。
【權(quán)利要求】
1.一種高羥基磷灰石含量的復(fù)合型骨水泥，包括粉末部分和液體部分，其特征在于，所述的粉末部分由經(jīng)P(MMA-CO-MPS)表面修飾的羥基磷灰石和聚甲基丙烯酸甲酯組成；所述的液體部分為含有引發(fā)劑和對(duì)苯二甲酸二甲酯的甲基苯烯酸甲酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型骨水泥，其特征在于，所述的聚甲基丙烯酸甲酯的分子量為80萬(wàn)~90萬(wàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型骨水泥，其特征在于，粉末部分中的經(jīng)P(MMA-C0-MPS)表面修飾的羥基磷灰石和聚甲基丙烯酸甲酯的重量比為1: 1.5~2.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型骨水泥，其特征在于，按重量百分比計(jì)，液體部分中的引發(fā)劑為0.8^1.2%，對(duì)苯二甲酸二甲酯為4.0-5.0%，余量為甲基苯烯酸甲酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型骨水泥，其特征在于，所述的粉末部分和液體部分按重量比為1:2.5^2.9。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型骨水泥，其特征在于，所述的引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的高羥基磷灰石含量的復(fù)合型骨水泥的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 51.將表面修飾后的羥基磷灰石粉末和聚甲基丙烯酸甲酯混合，消毒后，得骨水泥的粉末部分； 52.將引發(fā)劑和對(duì)苯二甲酸二甲酯溶解于甲基苯烯酸甲酯中，得骨水泥的液體部分； 使用時(shí)，將SI所的粉末部分和S2所得的液體部分混合，成型即可。
8.一種根據(jù)權(quán)利要`求1所述的高羥基磷灰石含量的復(fù)合型骨水泥在制備骨科植入材料中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】A61L27/16GK103656739SQ201310712148
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】全昌云, 蔣慶, 饒旻昱, 劉珍珍 申請(qǐng)人:中山大學(xué)