一種骨水泥及其漿體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種骨水泥及其漿體。該骨水泥的原料包括缺鈣CPC粉末和MPC粉末，所述的缺鈣CPC粉末由摩爾比為1︰2的Ca4(PO4)2O和CaHPO4組成，所述的MPC粉末為在質(zhì)量比是1︰3～1︰5的NH4H2PO4和MgO混合物中加入緩凝劑組成。該骨水泥漿體由包括如下步驟的制備方法制備而得：（1）將缺鈣CPC粉末和MPC粉末按質(zhì)量比1︰3～3︰1的比例混合；（2）加入固化液混勻即可，所述固化液的加入量為與步驟（1）所得的固體混合物所形成的固液比為2.5g/mL～7g/mL。本發(fā)明的骨水泥具有快凝、高早強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠在生理環(huán)境下自行固化，凝結(jié)時(shí)間短，且具有良好的生物活性。
【專利說明】一種骨水泥及其漿體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料科學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種骨水泥及其漿體。

【背景技術(shù)】
[0002] 骨質(zhì)疏松癥是一種以骨量減少和骨強(qiáng)度降低，且骨折風(fēng)險(xiǎn)增加為特征的代謝性疾 病；隨著人口老齡化的到來，骨質(zhì)疏松癥患者日漸增多。骨質(zhì)疏松癥及骨質(zhì)疏松性骨折已成 為世界性關(guān)注的嚴(yán)重公眾健康社會(huì)問題，是全球僅次于心血管疾病的慢性疾病。目前世界 上骨質(zhì)疏松癥患者超過2億，在美國，超過1000萬，其中80%是絕經(jīng)后婦女；在我國，60歲 以上的老人中約1/3患有骨質(zhì)疏松癥，每年發(fā)生骨質(zhì)疏松性骨折超過150萬人，我國已將它 列為三大重點(diǎn)攻關(guān)研究的老年疾病之一。
[0003] 骨質(zhì)疏松癥是骨微結(jié)構(gòu)破壞，易發(fā)生骨折為特征的全身性骨病，往往不被重視和 及時(shí)治療，直到引起骨折。目前，臨床上主要用藥物防治骨質(zhì)疏松癥，但系統(tǒng)藥物治療到達(dá) 局部的藥物濃度較低，對(duì)于已發(fā)生骨質(zhì)疏松的骨骼，很難恢復(fù)其原有的強(qiáng)度。而對(duì)于骨質(zhì)疏 松性骨折，主要采用非藥物的固定手段，但由于骨質(zhì)疏松性骨折患者的骨質(zhì)量較差，很難進(jìn) 行有效的內(nèi)固定，且固定部位彈性模量較大，從而增加相鄰的節(jié)段發(fā)生再骨折的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004] 骨質(zhì)疏松癥及骨質(zhì)疏松性骨折的局部防治是一種新的治療手段，通過在易于發(fā)生 骨質(zhì)疏松性骨折的部位應(yīng)用抗骨質(zhì)疏松藥物或促進(jìn)骨形成的生長因子和生物材料，可以達(dá) 到提高局部骨質(zhì)疏松骨的骨密度、改善骨微結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)性質(zhì)的目的。
[0005] 磷灰石骨水泥（Calcium phosphate cement,CPC)是一類新型的骨修復(fù)材料，可根 據(jù)骨缺損部位任意塑型并在生理?xiàng)l件下自行固化，其水化產(chǎn)物羥基磷灰石與人體骨的無機(jī) 成份類似，具有良好的生物相容性。研究發(fā)現(xiàn)，CPC還具有良好的生物降解性和骨傳導(dǎo)性， 可在人體環(huán)境中降解并逐步被新生骨組織替代，克服了自體骨、聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥、 磷酸三鈣陶瓷等骨修復(fù)材料的不足。但隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)常規(guī)CPC存在固化速度 慢、機(jī)械強(qiáng)度低、降解速度慢等缺點(diǎn)，這些不足限制了其在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，對(duì)CPC 進(jìn)行改性以提高其理化和生物學(xué)性能正成為生物醫(yī)用材料界研究的重點(diǎn)之一。
[0006] 由磷酸四鈣和磷酸氫鈣體系(其中，磷酸四鈣與磷酸氫鈣的摩爾比為1 : 1)制得 的CPC固化產(chǎn)物是化學(xué)計(jì)量的羥基磷灰石（HA)，其鈣磷比（Ca/P)為1. 67,此類羥基磷灰石 在體內(nèi)的降解和吸收速度比較緩慢。為了提高CPC固化產(chǎn)物的降解性，就需要調(diào)整磷酸四 鈣和磷酸氫鈣體系的摩爾比，比如調(diào)整磷酸四鈣和磷酸氫鈣體系的摩爾比為1 : 2,其CPC 固化產(chǎn)物是非化學(xué)計(jì)量的羥基磷灰石（HA)，鈣磷比（Ca/P)為1. 50,從而得到一種缺鈣CPC。
[0007] 磷酸鎂骨水泥（Magnesium phosphate cement,MPC)是一種無機(jī)反應(yīng)型膠粘劑，具 有固化速度快、早期強(qiáng)度高、膠粘性好等特點(diǎn)。與CPC類似，MPC也能在人體的生理環(huán)境下 自行固化，固化時(shí)體積微膨脹，可與植入部位牢固的鑲嵌結(jié)合在一起，固化產(chǎn)物為磷酸鎂銨 類。動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，MPC具有良好的生物相容性和生物降解性，可用于修復(fù)骨缺損 以及治療不穩(wěn)定骨折。
[0008] 然而，CPC和MPC在骨修復(fù)領(lǐng)域均有一定的局限，到目前為止，對(duì)于將兩者結(jié)合，包 括將缺鈣CPC與MPC復(fù)合在一起進(jìn)行研究和探索的工作還鮮見報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有的骨水泥固化速度慢、機(jī)械強(qiáng)度低、 生物相容性有待改善、降解速度太慢的缺陷，而提供一種快速固化、機(jī)械強(qiáng)度高、生物相容 性好、降解性能優(yōu)良的用于治療骨質(zhì)疏松性骨折的骨水泥及其漿體。
[0010] 本發(fā)明將制備微創(chuàng)可注射骨水泥，使其具有骨修復(fù)功能，用于防治骨質(zhì)疏松性骨 折?？勺⑸洳牧显谛迯?fù)骨的同時(shí)，也能促進(jìn)新骨形成，從而防治骨質(zhì)疏松性骨折；骨水泥材 料的微孔有利于骨細(xì)胞/組織的長入，從而提高材料的降解性，促進(jìn)骨修復(fù)。
[0011] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案之一是：一種骨水泥，其為缺鈣磷灰石/磷酸鎂復(fù)合生物 活性骨水泥（CMPC)，其原料包括缺鈣CPC粉末和MPC粉末，所述的缺鈣CPC粉末由摩爾比 為1 : 2的Ca4(P04)20和CaHP04組成，所述的MPC粉末為在質(zhì)量比是1 : 3?1 : 5的 ΝΗ4Η2Ρ04和MgO混合物中加入緩凝劑組成。
[0012] 本發(fā)明中，所述的緩凝劑為本領(lǐng)域常規(guī)，所述的緩凝劑的用量為本領(lǐng)域常規(guī)，較佳 地，所述緩凝劑的用量為占所述ΝΗ 4Η2Ρ04質(zhì)量的10%?30%。
[0013] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案之二是：一種骨水泥漿體，其由包括如下步驟的制備方法 制備而得：
[0014] (1)將前述缺鈣CPC粉末和MPC粉末按質(zhì)量比1 : 3?3 : 1的比例混合；
[0015] (2)加入固化液混勻即可，所述固化液的加入量為與步驟（1)所得的固體混合物所 形成的固液比為2. 5g/mL?7g/mL。
[0016] 本發(fā)明中，所述的固化液為本領(lǐng)域常規(guī)，優(yōu)選去離子水。
[0017] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案之三是：上述骨水泥或骨水泥漿體作為骨修復(fù)材料的應(yīng) 用。
[0018] 在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí) 例。
[0019] 本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。
[0020] 本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：
[0021] 本發(fā)明的缺鈣磷灰石/磷酸鎂復(fù)合生物活性骨水泥具有快凝、高早強(qiáng)的特 點(diǎn)，能夠在生理環(huán)境下自行固化，凝結(jié)時(shí)間短，抗壓強(qiáng)度高達(dá)87MPa，固化產(chǎn)物主要為 NH4MgP04 ·6Η20和羥基磷灰石。體外降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明：CPC的降解速度最慢，MPC的降解速 度最快，缺鈣磷灰石/磷酸鎂復(fù)合骨水泥的降解速度介于二者之間。體外模擬浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié) 果表明，缺鈣磷灰石/磷酸鎂復(fù)合骨水泥可誘導(dǎo)沉積羥基磷灰石層，具有良好的生物活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1 (a)?圖1 (c)為三種骨水泥試樣在37°C，100%濕度環(huán)境下固化48小時(shí)后 的斷面形貌。
[0023] 圖2 (a)?圖2 (d)為用掃描電鏡觀察到的三種骨水泥試樣在SBF中浸泡10天 后的表面微觀形貌。
[0024] 圖3 (a)?圖3 (c)是三種圓柱狀骨水泥樣條在PBS溶液中浸泡30天后的宏觀 形貌。
[0025] 圖4 (a)和圖4 (b)是缺鈣磷灰石/磷酸鎂復(fù)合骨水泥CMPC試樣在PBS中浸泡 7天和90天后的表面微觀形貌圖片。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí) 施例范圍之中。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商 品說明書選擇。
[0027] 實(shí)施例1缺鈣CPC粉末和MPC粉末的制備
[0028] 缺鈣CPC粉末由摩爾比為1 : 2的磷酸四鈣和磷酸氫鈣（自制）組成。
[0029] MPC粉末的制備過程：將堿式碳酸鎂在1500°C下煅燒5小時(shí)，球磨后過篩，選取處 于一定目數(shù)段的氧化鎂粒子作為配制MPC所需的原料。將制得的氧化鎂粒子和磷酸二氫銨 按照摩爾比1 : 3混合均勻，再加入適量的緩凝劑，充分混合后即得到MPC粉末，其中緩凝 劑的用量為占 NH4H2P04質(zhì)量的10%?30%。
[0030] 實(shí)施例2 CMPC骨水泥及其漿體的制備
[0031] 將缺鈣CPC粉末和MPC粉末按照質(zhì)量比3 : 1、1 : 1和1 : 3分別混合均勻，即 得到三種缺鈣磷灰石/磷酸鎂復(fù)合骨水泥粉末：CMPC3/1、CMPC1/1、CMPC1/3。對(duì)照組采用 缺鈣CPC和MPC粉末。實(shí)驗(yàn)中所用五種骨水泥粉末的組成見表1。五種骨水泥均采用去離 子水為固化液。
[0032] 表1五種骨水泥粉末的組成
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種骨水泥，其特征在于，其為缺鈣磷灰石/磷酸鎂復(fù)合生物活性骨水泥，其原料包 括缺鈣CPC粉末和MPC粉末，所述的缺鈣CPC粉末由摩爾比為1 : 2的Ca4 (P04) 20和CaHP04 組成，所述的MPC粉末為在質(zhì)量比是1 : 3?1 : 5的順#2?04和1%0混合物中加入緩凝 劑組成。
2. 如權(quán)利要求1所述的骨水泥，其特征在于，所述的緩凝劑的用量為占所述ΝΗ4Η2Ρ04質(zhì) 量的10%?30%。
3. -種骨水泥漿體，其特征在于，其由包括如下步驟的制備方法制備而得： (1) 將如權(quán)利要求1所述的缺鈣CPC粉末和MPC粉末按質(zhì)量比1 : 3?3 : 1的比例 混合； (2) 加入固化液混勻即可，所述固化液的加入量為與步驟（1)所得的固體混合物所形成 的固液比為2. 5g/mL?7g/mL。
4. 如權(quán)利要求3所述的骨水泥漿體，其特征在于，所述的固化液為去離子水。
5. 如權(quán)利要求1所述的骨水泥或如權(quán)利要求3所述的骨水泥漿體作為骨修復(fù)材料的應(yīng) 用。
【文檔編號(hào)】A61L27/12GK104107455SQ201310139766
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月19日
【發(fā)明者】蘇佳燦, 曹烈虎, 李全, 李海航, 翁蔚宗, 宋紹軍 申請(qǐng)人:中國人民解放軍第二軍醫(yī)大學(xué)