本發(fā)明涉及醫(yī)用材料領(lǐng)域，具體涉及一種骨水泥及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著各種創(chuàng)傷造成的骨缺損病例日益增加，對(duì)修復(fù)材料的需求也與日俱增。自體骨被奉為修復(fù)骨缺損的金標(biāo)準(zhǔn)，但來源有限，異體骨效果也較好，但存在倫理及疾病傳播的問題。磷酸鈣骨水泥（CPCs）作為新型的骨修復(fù)材料，具有可注射、塑形好、骨傳導(dǎo)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但較慢的吸收率阻礙了其廣泛應(yīng)用；增加孔徑率可明顯加速CPCs的吸收，是目前CPCs改性研究的熱點(diǎn)。磷酸鈣骨水泥良好的生物相容性使其成為組織工程骨的優(yōu)良材料，但是，磷酸鈣骨水泥在體內(nèi)降解極慢，三維CT顯示在椎體內(nèi)，經(jīng)12個(gè)月其降解率約2%左右，緩慢的降解率嚴(yán)重阻礙了進(jìn)一步骨替代的完成，這是制約其在臨床上大量應(yīng)用的最大瓶頸。磷酸鈣骨水泥的降解主要通過自身溶解與細(xì)胞吞噬，其中細(xì)胞吞噬發(fā)生在材料與細(xì)胞的接觸面，是最主要的吸收方式，故通過增加材料的孔徑率，可以擴(kuò)大材料與細(xì)胞的接觸面，從而明顯加速材料的吸收。材料的孔徑大小及孔徑連通性也影響到降解的速度，細(xì)胞在50μm以上的孔徑中才能生長(zhǎng)，小的孔徑細(xì)胞雖然不能長(zhǎng)入，但是可以加強(qiáng)孔與孔之間的連接，故也是必不可少的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
要解決的技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種骨水泥，在生物體內(nèi)具有高降解率，同時(shí)通過降解可增加孔徑與孔徑之間的連接，有利于成骨細(xì)胞的生長(zhǎng)。
技術(shù)方案：一種骨水泥，由以下成分按重量份制備而成：羥基磷灰石10-25份、α-磷酸三鈣0.8-8份、β-磷酸三鈣0.8-8份、ε-聚賴氨酸1.8-7.5份、珊瑚粉2-10份、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉5-10份、丙氨酸改性聚乳酸1.5-5份、膠原蛋白0.5-1.5份、葡萄糖1.5-5.5份、羧甲基纖維素鈉0.8-3.5份、聚磷酸鈉1.5-6份、水35-55份。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的一種骨水泥，由以下成分按重量份制備而成：羥基磷灰石15-23份、α-磷酸三鈣2-6份、β-磷酸三鈣2-6份、ε-聚賴氨酸3.5-6.5份、珊瑚粉4-8份、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉6-9份、丙氨酸改性聚乳酸2.5-4.5份、膠原蛋白0.8-1.2份、葡萄糖2.5-4.5份、羧甲基纖維素鈉1.5-2.5份、聚磷酸鈉3-5份、水40-50份。
上述骨水泥的制備方法，包括以下步驟：
（1）將葡萄糖溶于水，配制的葡萄糖溶液，攪拌20-40min，轉(zhuǎn)速為120-240r/min；
（2）將葡萄糖溶液加熱至30-50℃，然后加入羧甲基纖維素鈉的得到固化液；
（3）將羥基磷灰石、α-磷酸三鈣、β-磷酸三鈣、ε-聚賴氨酸、珊瑚粉、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉、丙氨酸改性聚乳酸、膠原蛋白、聚磷酸鈉與固化液進(jìn)行調(diào)和，即得到骨水泥。
進(jìn)一步的，所述的一種骨水泥的制備方法，所述步驟（1）中攪拌速度為25-35min，轉(zhuǎn)速為150-200r/min。
進(jìn)一步的，所述的一種骨水泥的制備方法，所述步驟（2）中溫度為37℃。
進(jìn)一步的，所述的一種骨水泥的制備方法，所述步驟（3）中得到的骨水泥存放在37±3℃，濕度為100%的環(huán)境中。
進(jìn)一步的，所述的一種骨水泥的制備方法，所述的骨水泥的固化時(shí)間為3-10min。
有益效果：本發(fā)明的骨水泥未降解前的孔徑率約38%左右，隨著時(shí)間的增加，實(shí)施例在添加ε-聚賴氨酸、珊瑚粉、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉、丙氨酸改性聚乳酸后，骨水泥的降解行為逐漸加快，12周后孔隙率可以達(dá)到63.5-67.5%，這是由于羥基磷灰石骨水泥的孔徑小，首先細(xì)胞無法長(zhǎng)入材料內(nèi)部，其次降解也難以進(jìn)行，因此降解只發(fā)生在材料的外層，在加入ε-聚賴氨酸、珊瑚粉、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉、丙氨酸改性聚乳酸，使得骨水泥能夠快速降解，產(chǎn)生孔隙，也可以使得細(xì)胞能夠進(jìn)入材料內(nèi)部。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種骨水泥，由以下成分按重量份制備而成：羥基磷灰石25份、α-磷酸三鈣0.8份、β-磷酸三鈣0.8份、ε-聚賴氨酸7.5份、珊瑚粉2份、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉10份、丙氨酸改性聚乳酸1.5份、膠原蛋白1.5份、葡萄糖5.5份、羧甲基纖維素鈉3.5份、聚磷酸鈉6份、水55份。
上述骨水泥的制備方法為：（1）將葡萄糖溶于水，配制的葡萄糖溶液，攪拌40min，轉(zhuǎn)速為120r/min；（2）將葡萄糖溶液加熱至50℃，然后加入羧甲基纖維素鈉的得到固化液；（3）將羥基磷灰石、α-磷酸三鈣、β-磷酸三鈣、ε-聚賴氨酸、珊瑚粉、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉、丙氨酸改性聚乳酸、膠原蛋白、聚磷酸鈉與固化液進(jìn)行調(diào)和，即得到骨水泥。
實(shí)施例2
一種骨水泥，由以下成分按重量份制備而成：羥基磷灰石10份、α-磷酸三鈣8份、β-磷酸三鈣8份、ε-聚賴氨酸1.8份、珊瑚粉10份、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉5份、丙氨酸改性聚乳酸5份、膠原蛋白0.5份、葡萄糖1.5份、羧甲基纖維素鈉0.8份、聚磷酸鈉1.5份、水35份。
上述骨水泥的制備方法為：（1）將葡萄糖溶于水，配制的葡萄糖溶液，攪拌20min，轉(zhuǎn)速為240r/min；（2）將葡萄糖溶液加熱至30℃，然后加入羧甲基纖維素鈉的得到固化液；（3）將羥基磷灰石、α-磷酸三鈣、β-磷酸三鈣、ε-聚賴氨酸、珊瑚粉、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉、丙氨酸改性聚乳酸、膠原蛋白、聚磷酸鈉與固化液進(jìn)行調(diào)和，即得到骨水泥。
實(shí)施例3
一種骨水泥，由以下成分按重量份制備而成：羥基磷灰石15份、α-磷酸三鈣2份、β-磷酸三鈣2份、ε-聚賴氨酸6.5份、珊瑚粉4份、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉9份、丙氨酸改性聚乳酸2.5份、膠原蛋白0.8份、葡萄糖2.5份、羧甲基纖維素鈉1.5份、聚磷酸鈉3份、水40份。
上述骨水泥的制備方法為：（1）將葡萄糖溶于水，配制的葡萄糖溶液，攪拌25min，轉(zhuǎn)速為200r/min；（2）將葡萄糖溶液加熱至37℃，然后加入羧甲基纖維素鈉的得到固化液；（3）將羥基磷灰石、α-磷酸三鈣、β-磷酸三鈣、ε-聚賴氨酸、珊瑚粉、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉、丙氨酸改性聚乳酸、膠原蛋白、聚磷酸鈉與固化液進(jìn)行調(diào)和，即得到骨水泥。
實(shí)施例4
一種骨水泥，由以下成分按重量份制備而成：羥基磷灰石23份、α-磷酸三鈣6份、β-磷酸三鈣6份、ε-聚賴氨酸3.5份、珊瑚粉8份、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉6份、丙氨酸改性聚乳酸4.5份、膠原蛋白1.2份、葡萄糖4.5份、羧甲基纖維素鈉2.5份、聚磷酸鈉5份、水50份。
上述骨水泥的制備方法為：（1）將葡萄糖溶于水，配制的葡萄糖溶液，攪拌35min，轉(zhuǎn)速為150r/min；（2）將葡萄糖溶液加熱至37℃，然后加入羧甲基纖維素鈉的得到固化液；（3）將羥基磷灰石、α-磷酸三鈣、β-磷酸三鈣、ε-聚賴氨酸、珊瑚粉、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉、丙氨酸改性聚乳酸、膠原蛋白、聚磷酸鈉與固化液進(jìn)行調(diào)和，即得到骨水泥。
實(shí)施例5
一種骨水泥，由以下成分按重量份制備而成：羥基磷灰石20份、α-磷酸三鈣4份、β-磷酸三鈣4份、ε-聚賴氨酸5份、珊瑚粉6份、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉8份、丙氨酸改性聚乳酸3.5份、膠原蛋白1份、葡萄糖3.5份、羧甲基纖維素鈉2份、聚磷酸鈉4份、水45份。
上述骨水泥的制備方法為：（1）將葡萄糖溶于水，配制的葡萄糖溶液，攪拌30min，轉(zhuǎn)速為180r/min；（2）將葡萄糖溶液加熱至37℃，然后加入羧甲基纖維素鈉的得到固化液；（3）將羥基磷灰石、α-磷酸三鈣、β-磷酸三鈣、ε-聚賴氨酸、珊瑚粉、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉、丙氨酸改性聚乳酸、膠原蛋白、聚磷酸鈉與固化液進(jìn)行調(diào)和，即得到骨水泥。
對(duì)比例1
一種骨水泥，由以下成分按重量份制備而成：羥基磷灰石10份、α-磷酸三鈣8份、β-磷酸三鈣8份、珊瑚粉10份、丙氨酸改性聚乳酸5份、膠原蛋白0.5份、葡萄糖1.5份、羧甲基纖維素鈉0.8份、聚磷酸鈉1.5份、水35份。
上述骨水泥的制備方法為：（1）將葡萄糖溶于水，配制的葡萄糖溶液，攪拌20min，轉(zhuǎn)速為240r/min；（2）將葡萄糖溶液加熱至30℃，然后加入羧甲基纖維素鈉的得到固化液；（3）將羥基磷灰石、α-磷酸三鈣、β-磷酸三鈣、珊瑚粉、丙氨酸改性聚乳酸、膠原蛋白、聚磷酸鈉與固化液進(jìn)行調(diào)和，即得到骨水泥。
對(duì)比例2
一種骨水泥，由以下成分按重量份制備而成：羥基磷灰石25份、α-磷酸三鈣0.8份、β-磷酸三鈣0.8份、ε-聚賴氨酸7.5份、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉10份、膠原蛋白1.5份、葡萄糖5.5份、羧甲基纖維素鈉3.5份、聚磷酸鈉6份、水55份。
上述骨水泥的制備方法為：（1）將葡萄糖溶于水，配制的葡萄糖溶液，攪拌40min，轉(zhuǎn)速為120r/min；（2）將葡萄糖溶液加熱至50℃，然后加入羧甲基纖維素鈉的得到固化液；（3）將羥基磷灰石、α-磷酸三鈣、β-磷酸三鈣、ε-聚賴氨酸、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉、膠原蛋白、聚磷酸鈉與固化液進(jìn)行調(diào)和，即得到骨水泥。
體外降解實(shí)驗(yàn)：將實(shí)施例1-5和對(duì)比例1、2制備的骨水泥分別注入直徑5mm，高10mm的不銹鋼圓柱體模具，模具于37℃的生理鹽水中浸泡后，脫模，真空干燥至恒重，精確測(cè)定材料體積及重量，計(jì)算材料的孔徑率；然后將試樣浸泡于PBS溶液中，將容器封口后置于37℃恒溫箱中，降解過程中不予任何干預(yù)措施，使降解系統(tǒng)保持常態(tài)，記錄不同降解時(shí)間的材料的體積及重量，計(jì)算材料的孔徑率。
以下列公式計(jì)算材料孔徑率：孔徑率=(羥磷灰石的密度-實(shí)驗(yàn)樣品的密度)/羥磷灰石的密度，其中羥磷灰石的密度為3.14g/cm3。
本發(fā)明材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)見下表，我們可以看到本骨水泥未降解前的孔徑率約38%左右，隨著時(shí)間的增加，實(shí)施例在添加ε-聚賴氨酸、珊瑚粉、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉、丙氨酸改性聚乳酸后，骨水泥的降解行為逐漸加快，12周后孔隙率可以達(dá)到63.5-67.5%，這是由于羥基磷灰石骨水泥的孔徑小，首先細(xì)胞無法長(zhǎng)入材料內(nèi)部，其次降解也難以進(jìn)行，因此降解只發(fā)生在材料的外層，在加入ε-聚賴氨酸、珊瑚粉、高鏈交聯(lián)羧甲基淀粉、丙氨酸改性聚乳酸，使得骨水泥能夠快速降解，產(chǎn)生孔隙，也可以使得細(xì)胞能夠進(jìn)入材料內(nèi)部。
表1 骨水泥的各項(xiàng)性能指標(biāo)