一種多功能醫(yī)用生物骨水泥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多功能醫(yī)用生物骨水泥，制得的該多功能醫(yī)用生物骨水泥由以下原料按照質(zhì)量百分比組成：聚丙烯酸微球：5%～15%，生物活性玻璃：20%，磷酸鈣骨水泥：64.9%～74.9%，納米阿侖膦酸鈉微球：0.1%，原料的質(zhì)量百分比之和為100%。該多功能醫(yī)用生物骨水泥具有吸水自膨脹功能，能夠減少骨水泥用量，進而減少骨水泥滲漏；有較好的組織相容性，可以誘導新骨形成增加椎體的強度，并且在體內(nèi)可降解不在體內(nèi)殘留異物；同時緩釋阿侖膦酸鈉有效抗骨質(zhì)疏松，減少骨吸收進一步增強椎體。因此該多功能醫(yī)用生物骨水泥應用于椎體成形術(shù)具備用量少、促成骨、抗骨吸收的優(yōu)點。
【專利說明】一種多功能醫(yī)用生物骨水泥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種醫(yī)用生物填充材料，特別涉及一種多功能醫(yī)用生物骨水泥，特別適合于骨質(zhì)疏松條件下的椎體壓縮性骨折或骨缺損的修復。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界范圍內(nèi)的人口老年化的趨勢加重，骨質(zhì)疏松所導致的骨質(zhì)疏松椎體壓縮性骨折(osteoporotic vertebral compression fractures, 0VCF)不斷增加。更為嚴重的是，由于骨折導致脊柱后突畸形改變軀干力線，使臨近節(jié)段椎體骨折的風險增加，形成“骨折-畸形-再骨折”的惡性循環(huán)，嚴重影響了老年人的身心健康和生活質(zhì)量。
[0003]經(jīng)皮椎體成形術(shù)及經(jīng)皮椎體后突成形術(shù)是目前廣泛應用的治療椎體壓縮性骨折的經(jīng)典微創(chuàng)外科術(shù)式，其共同目的是將椎體成形生物材料注入椎體內(nèi)來恢復椎體高度、增強椎體強度，恢復脊柱穩(wěn)定性、緩解患者疼痛、糾正脊柱畸形。
[0004]目前最常用的椎體成形的生物材料為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥，因具有其良好的可操作性、生物相容性、化學穩(wěn)定性及良好的力學性能而廣泛運用于臨床，但PMMA骨水泥功能單一，只是依靠其力學強度恢復椎體高度發(fā)揮支撐作用，并且PMMA骨水泥彈性模量較高，改變了椎體間的應力分布易導致鄰近椎體的再次骨折；而且在體內(nèi)不可降解吸收，在體內(nèi)終身殘留；同時在臨床應用中產(chǎn)熱過大及可能出現(xiàn)的PMMA骨水泥滲漏造成損傷部位周圍的神經(jīng)組織損傷；另外PMMA骨水泥沒有抗骨質(zhì)疏松的作用，既不能促進新骨的生成又不能抑制骨吸收，所以不能從根本上解除骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折的病因。
[0005]目前，國內(nèi)外尚未檢索到具有局部抑制骨吸收、抗骨質(zhì)疏松作用、能夠治療椎體壓縮骨折的新型骨水泥材料。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種功能醫(yī)用生物骨水泥，該多功能醫(yī)用生物骨水泥能夠?qū)崿F(xiàn)在減少骨水泥總用量的前提下實現(xiàn)自膨脹的功能，以增加體積、填補椎體壓縮所導致的椎體體積缺失并進而減少骨水泥的滲漏；有較好的組織相容性，能夠在體內(nèi)逐漸降解被自身組織替代，不在體內(nèi)殘留終身異物；同時促進新骨形成、抑制骨吸收，增加骨質(zhì)疏松骨骨量、改善骨質(zhì)酥松骨骨骼狀態(tài)增強骨強度，從根本上治療骨質(zhì)疏松壓縮性骨折。
[0007]為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種多功能醫(yī)用生物骨水泥，其特征在于，制得的該多功能醫(yī)用生物骨水泥由以下原料按照質(zhì)量百分比組成:聚丙烯酸微球:5%~15%，生物活性玻璃:20%，磷酸鈣骨水泥:64.9%~74.9%，納米阿侖膦酸鈉微球:0.1%，原料的質(zhì)量百分比之和為100%。
[0009]所述聚丙烯酸微球的粒徑為100~300nm。
[0010]所述生物活性玻璃選擇CaO-P2O5-SiO2鈣磷硅系生物活性玻璃或Na2O-CaO-P2O5-SiO2系生物玻璃；粒徑范圍在50 μ m-500 μ m之間。[0011 ] 所述磷酸鈣骨水泥的粒徑為2 μ m。
[0012]所述納米阿侖膦酸鈉微球粒徑為IOOnm~200nm。
[0013]采用本發(fā)明的多功能醫(yī)用生物骨水泥，在術(shù)中，室溫條件下，在多功能醫(yī)用生物骨水泥中加入適當比例的無菌生理鹽水，攪拌至膏狀，用骨水泥注射裝置將該多功能醫(yī)用生物骨水泥注射至患者的壓縮性骨折部位或骨缺損部位進行填充。
[0014]本發(fā)明的多功能醫(yī)用生物骨水泥與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
[0015]1、組分中的聚丙烯酸微球是聚丙烯酸單體在交聯(lián)劑的作用下聚合而成的具有相互連通的孔洞結(jié)構(gòu)的高分子吸水樹脂，其可以通過聚丙烯酸分子所帶親水基團羥基及相互連通的孔洞結(jié)構(gòu)吸水膨脹，具有較好的溶脹速率及溶脹度，從而實現(xiàn)在骨水泥用量總量減少的條件下，通過聚丙烯酸微球的膨脹而增加骨水泥的體積，從而減少骨水泥的滲漏發(fā)生的可能性，并且該多功能醫(yī)用生物骨水泥在加無菌生理鹽水混合的過程中產(chǎn)熱少，能有效避免損傷部位周圍的神經(jīng)組織。
[0016]2、組分中的生物活性玻璃具有骨引導及骨誘導的作用，能夠促進新骨的形成，備有良好的組織相容性。
[0017]3、組分中的納米阿倫磷酸鈉微球能夠在局部緩釋阿侖膦酸鈉，在損傷部位形成阿侖膦酸鈉有效濃度，抑制骨吸收，有效抗骨質(zhì)疏松增強骨強度，同時避免阿倫磷酸鈉全身用藥所產(chǎn)生的不良反應。
[0018]4、組分中的磷酸鈣骨水泥能夠在手術(shù)早期提供力學支撐恢復椎體高度，并且能逐漸降解為組分中的生物活性玻璃誘導 新骨生成提供空間，便于新骨長入骨材料，從而形成骨中有骨水泥、骨水泥中有骨。實現(xiàn)各組分之間的優(yōu)勢互補作用，最終在體內(nèi)完全降解，由自身骨組織所替代，由完全再生實現(xiàn)損傷的修復作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的多功能醫(yī)用生物骨水泥的制備流程圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的多功能醫(yī)用生物骨水泥與CPC骨水泥掃描電鏡，其中，Ca)圖為本發(fā)明的多功能醫(yī)用生物骨水泥掃描電鏡，(b)圖為CPC骨水泥掃描電鏡；
[0021]圖3為本發(fā)明的多功能醫(yī)用生物骨水泥與CPC骨水泥模擬體液浸泡14天掃描電鏡；其中，(c)圖為本發(fā)明的多功能醫(yī)用生物骨水泥模擬體液浸泡14天的掃描電鏡，Cd)圖為CPC骨水泥模擬體液浸泡14天掃描電鏡；
[0022]圖4為本發(fā)明的多功能醫(yī)用生物骨水泥與CPC骨水泥植入骨組織30天組織切片圖；其中(e)圖為本發(fā)明的多功能醫(yī)用生物骨水泥植入骨組織30天組織切片，(f)圖為CPC骨水泥植入骨組織30天組織切片圖。
[0023]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
【具體實施方式】
[0024]參見圖1，本實施列給出一種多功能醫(yī)用生物骨水泥的組分及其制備方法。該多功能醫(yī)用生物骨水泥由以下原料按照質(zhì)量百分比組成:聚丙烯酸微球5%~15%，生物活性玻璃:20%，磷酸鈣骨水泥:64.9%~74.9%，納米阿侖膦酸鈉微球:0.1%，原料的質(zhì)量百分比之和為100%ο[0025]以下是發(fā)明人給出的實施例，本發(fā)明不限于這些實施例。
[0026]實施例1:
[0027]本實施例制備的多功能醫(yī)用生物骨水泥，由以下原料按照質(zhì)量百分比組成:聚丙烯酸微球:5.0%，生物活性玻璃:20.0%，磷酸鈣骨水泥:74.9%，納米阿侖膦酸鈉微球:0.1%。
[0028]上述多功能醫(yī)用生物骨水泥的制備方法是，按組方將原料聚丙烯酸微球、生物活性玻璃、磷酸鈣骨水泥、納米阿侖膦酸鈉微球在三維混合機采用干態(tài)混合法充分混合均勻，包裝即可。
[0029]實施例2:
[0030]本實施例制備的多功能醫(yī)用生物骨水泥，由以下原料按照質(zhì)量百分比組成--聚丙烯酸微球:10.0%，生物活性玻璃:20.0%，磷酸鈣骨水泥:69.9%，納米阿侖膦酸鈉微球:0.1%。
[0031]制備方法同實施例1。
[0032]實施例3:
[0033]本實施例制備的多功能醫(yī)用生物骨水泥，由以下原料按照質(zhì)量百分比組成--聚丙烯酸微球:15.0%，生物活性玻璃:20.0%，磷酸鈣骨水泥:64.9%，納米阿侖膦酸鈉微球:0.1%。
[0034]制備方法同實施例1。
[0035]以上實施例中，聚丙烯酸微球的制備方法非常成熟，例如，采用水溶液聚合法制備，完全干燥后采用球磨法研磨 成微球，其粒徑為IOOnm~300nm。
[0036]生物活性玻璃選擇CaO-P2O5-SiO2鈣磷硅系生物活性玻璃或Na2O-CaO-P2O5-SiO2系生物玻璃；且為燒結(jié)或溶膠凝膠法制備的粒徑范圍在0.001 μ m-500 μ m的醫(yī)用生物材料級微粒。
[0037]磷酸鈣骨水泥(Calcium phosphate cement, CPC),是由磷酸鈣等含鈣粉料組成，在生理條件下具有自固化能力及降解活性、成骨活性的無機材料，用水性液體調(diào)和后可轉(zhuǎn)化生成其它磷酸鈣而凝結(jié)硬化的一類骨修復材料，特點是臨床上可隨調(diào)隨用，目前已經(jīng)為本領(lǐng)域技術(shù)人員臨床使用的材料，本實施例中，磷酸鈣骨水泥的粒徑為2 μ m。
[0038]納米阿侖膦酸鈉微球以明膠及阿侖膦酸鈉純品粉劑制備(中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學碩士學位論文，阿侖膦酸鈉明膠納米粒的研制及其相關(guān)生物學特性的實驗研究，李波，2007年)，所得納米阿倫磷酸鈉微球粒徑為IOOnm~200nm。
[0039]術(shù)中使用時，將上述實施例制備的多功能醫(yī)用生物骨水泥，在室溫條件下加入適當比例的無菌生理鹽水，調(diào)和成膏狀，用骨水泥注入裝置注射至患者的壓縮性骨折部位或骨缺損部位進行填充。
[0040]經(jīng)發(fā)明人對上述實施例制備的多功能醫(yī)用生物骨水泥，經(jīng)實驗測定，其理化性能指標如下:
[0041]在23± 1°C的環(huán)境溫度下，將上述實施例多功能骨水泥及對照實施例磷酸鈣骨水泥加入適當比例的無菌生理鹽水充分攪拌混合后分別測定以下理化性質(zhì):
[0042]終凝時間:制備12mmX6mm標本骨水泥標本，維卡特儀(SS-S-403, ShinoharaManufacturing C0., Ltd.,Tochigi, Japan)測定骨水泥的終凝時間。間隔30s將維卡特針放置在標本表面，直至骨水泥表面針頭壓痕消失為骨水泥的終凝時間。[0043]固化溫度:按照IS05833骨水泥標準，將骨水泥加入適量無菌生理鹽水混合充分后填入模具，用熱電偶溫度計(WMZK-01，上海飛龍電器儀表有限公司)測定骨水泥的固化溫度。
[0044]膨脹系數(shù):按照下列公式計算骨水泥的膨脹系數(shù)=(吸水后骨水泥的質(zhì)量一干燥后材料的質(zhì)量)/干燥后材料的質(zhì)量；
[0045]壓縮強度:按照IS05833骨水泥標準，制備12mmX 6mm圓柱體標本，在37 V恒溫下固化24h后，用AGS-10KN萬能材料試驗機(AGS-10KN, Universal TestingMachines, Shimadzu, Japan)測定壓縮強度。
[0046]實施例1的多功能醫(yī)用生物骨水泥:終凝時間18± 1.22min、固化溫度45 ± 1.64°C、膨脹系數(shù) 1.2±0.25 倍、壓縮強度 28 ± 1.58MPa ；
[0047]實施例2的多功能醫(yī)用生物骨水泥:終凝時間16± 1.1Omin,固化溫度43 ± 1.32°C、膨脹系數(shù) 1.5 ±0.71 倍、壓縮強度 26 ± 1.43MPa ；
[0048]實施例3的多功能醫(yī)用生物骨水泥:終凝時間12± 1.65min、固化溫度41 ± 1.52°C、膨脹系數(shù) 2.0±0.63 倍、壓縮強度 25± 1.72MPa ；
[0049]對照實施例的磷酸鈣骨水泥(CPC骨水泥):終凝時間24±1.72min、固化溫度
51+ 2.11 °C、膨脹系數(shù)O倍、壓縮強度31 ±2.1OMPa ；
[0050]圖2示37°C恒溫下固化24h后，掃描電鏡觀察多功能醫(yī)用生物骨水泥較磷酸鈣骨水泥凝固更為緊密；
[0051]圖3示模擬體液浸泡14天后，掃描電鏡觀察多功能醫(yī)用生物骨水泥表面沉積大量羥基磷灰石，優(yōu)于磷酸鈣骨水泥；
[0052]圖4示植入骨組織30后行組織切片染色，多功能生物骨水泥發(fā)生降解的同時有大量骨組織長入，而磷酸鈣骨水泥新骨長入較少。
[0053]根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)總結(jié)該多功能醫(yī)用生物骨水泥具有以下性能特性:
[0054]1、多功能醫(yī)用生物骨水泥膨脹系數(shù):體積膨脹倍率為I~2倍；
[0055]2、多功能醫(yī)用生物骨水泥的固化時間:固化的終凝時間為12min~18min，在術(shù)中具備充分的手術(shù)操作時間；
[0056]3、多功能醫(yī)用生物骨水泥的固化溫度≤50°C，能顯著減少對損傷部位周圍組織的損傷；
[0057]4、多功能醫(yī)用生物骨水泥的壓縮強度強度為25MPa~28MPa，與松質(zhì)骨的壓縮強度接近，能在手術(shù)早期發(fā)揮力學支撐的作用。
[0058]5、多功能醫(yī)用生物骨水泥生物活性優(yōu)于普通磷酸鈣骨水泥。
[0059]綜上，本發(fā)明所制備的多功能醫(yī)用生物骨水泥，能實現(xiàn)自膨脹功能減少骨水泥的用量，滲漏小，并且能在術(shù)后早期提供力學支撐為骨水泥促進骨生成提供時間條件，同時該多功能醫(yī)用生物骨水泥能夠抑制骨吸收，從促進骨生成和抑制骨吸收兩方面提高骨量、增加骨強度，是一種良好的新型骨修復材料。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能醫(yī)用生物骨水泥，其特征在于，制得的該多功能醫(yī)用生物骨水泥由以下原料按照質(zhì)量百分比組成:聚丙烯酸微球:5%~15%，生物活性玻璃:20%，磷酸鈣骨水泥:64.9%~74.9%，納米阿侖膦酸鈉微球:0.1%，原料的質(zhì)量百分比之和為100%。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能醫(yī)用生物骨水泥，其特征在于，所述聚丙烯酸微的粒徑為 100 ~300nm。
3.如權(quán)利要求1所述的多功能醫(yī)用生物骨水泥，其特征在于，所述生物活性玻璃選擇CaO-P2O5-SiO2鈣磷硅系生物活性玻璃或Na2O-CaO-P2O5-SiO2系生物玻璃；粒徑范圍在50μ m-500 μ m 之間。
4.如權(quán)利要求1所述的多功能醫(yī)用生物骨水泥，其特征在于，所述磷酸鈣骨水泥的粒徑為2 μ m。
5.如權(quán)利要求1所 述的多功能醫(yī)用生物骨水泥，其特征在于，所述納米阿侖膦酸鈉微球粒徑為IOOnm~200nm。
【文檔編號】A61L27/16GK103463678SQ201310388851
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】吳子祥, 雷偉, 譚權(quán)昌, 臧淵, 李陽, 于龍 申請人:中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學