具有抗固液分離特性的骨水泥及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有抗固液分離特性的固水泥及其制備方法，配制檸檬酸-殼聚糖溶液，其中檸檬酸含量為3-55%，殼聚糖含量為0.05-10%；在檸檬酸-殼聚糖溶液的基礎(chǔ)上配制含有0.01-10%明膠、0.01-10%羥丙基甲基纖維素和其他添加劑的固化液；若固化液長(zhǎng)期不用，將其保存于4℃環(huán)境，使用前預(yù)溶；將骨水泥粉末與固化液按液固比進(jìn)行調(diào)和，即可得到具有抗固液分離特性的骨水泥。本發(fā)明提供的骨水泥及固化液配方，成分來源廣泛、價(jià)格低廉，有良好商業(yè)化前景。同時(shí)，本發(fā)明提供的固化液操作簡(jiǎn)單、易行、效果好、適于在無機(jī)鈣基骨水泥體系中推廣使用，可大規(guī)模應(yīng)用。
【專利說明】具有抗固液分離特性的骨水泥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物醫(yī)用材料【技術(shù)領(lǐng)域】的方法，具體是一種擁有良好抗固液分離特性的骨水泥及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]骨水泥用于骨修復(fù)時(shí)，一般要求其力學(xué)強(qiáng)度至少達(dá)到人松質(zhì)骨的程度0.4^30.0MPa [苗軍，王繼芳，中國(guó)修復(fù)重建外科雜志，2005]。磷酸鈣骨水泥由于其良好的生物相容性、骨誘導(dǎo)性、可降解等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于骨修復(fù)領(lǐng)域。骨水泥一般由粉末與固化液兩部分組成。常見的固化液中通常含有磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、檸檬酸等成分。為了提高骨水泥力學(xué)強(qiáng)度往往會(huì)添加增強(qiáng)劑包括纖維、明膠、殼聚糖、聚乙丙交酯(PLGA)、羥基磷灰石晶須、無機(jī)陶瓷顆粒等[韓冰等，材料科學(xué)與工程，2006]。
[0003]雖然很多骨水泥粉末與固化液配方可固化成型，但在實(shí)際醫(yī)療應(yīng)用時(shí)通常會(huì)因?yàn)樵诖蟮淖⑸鋽D壓力下發(fā)生粉末與固化液分離，導(dǎo)致手術(shù)失敗。一個(gè)可能的原因是粉末與固化液中的成分固化前結(jié)合力不夠強(qiáng)，導(dǎo)致在外力作用下發(fā)生嚴(yán)重宏觀相分離。

【發(fā)明內(nèi)容】

`[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種生物醫(yī)用材料【技術(shù)領(lǐng)域】的方法，具體是一種擁有良好抗固液分離特性的骨水泥及其制備方法。通過恰當(dāng)?shù)卣{(diào)配固化液配方，提供一種擁有良好抗固液分離特性的骨水泥及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):將檸檬酸、殼聚糖、明膠、羥丙基甲基纖維素和其他添加劑按一定比例混合，得到一種新型固化液；將固化液與骨水泥粉末按一定液固比進(jìn)行調(diào)和，即可得到擁有良好抗固液分離特性的骨水泥。
[0006]一種具有抗固液分離特性的骨水泥的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)配制檸檬酸-殼聚糖溶液，其中檸檬酸含量為3-55%，殼聚糖含量為0.05-10% ；
(2)在檸檬酸-殼聚糖溶液的基礎(chǔ)上配制含有0.01-10%明膠、0.01-10%羥丙基甲基纖維素和其他添加劑的固化液；
(3)若固化液長(zhǎng)期不用，將其保存于4°C環(huán)境，使用前預(yù)溶；
(4)將骨水泥粉末與固化液按液固比進(jìn)行調(diào)和，即可得到具有抗固液分離特性的骨水泥。
[0007]步驟(1)所述的檸檬酸-殼聚糖溶液的溶劑為水溶液，或酸性溶液。
[0008]所述酸性溶液為0.01-0.3 M鹽酸溶液、0.01-0.3 M硫酸溶液、0.01-0.5 M磷酸溶液、0.01-0.6 M乙酸溶液、0.01-0.2 M硝酸溶液、0.01-0.5 M抗壞血酸溶液、0.01-0.5 M乳
酸溶液中的一種或其組合。
[0009]步驟(1)所述的溶液的配制方式為室溫溶解，或60°C以下加熱助溶，還可以輔以機(jī)械攪拌或磁力攪拌。
[0010]步驟(2)所述的固化液中的其他添加劑為0.01-2%的羧甲基纖維素鈉、0.01-1.5%聚乙烯醇、0.01-10%聚乙二醇、0.01-2%海藻酸鈉、0.01-5%淀粉、0.01-1%透明質(zhì)酸、0.01-2%膠原蛋白、0.5-40%甘油、0.01-15%硫酸鈉、0.01-15%硫酸鉀、0.01-15%硫酸銨、0.01-10%硫酸鎂、0.01-10%氯化鈉、0.01-10%氯化鉀、0.01-15%氯化鈣、0.01-15%甘油磷酸鈉、0.01-15%葡萄糖、0.01-15%甘露糖、0.01-5%環(huán)糊精中一種或其組合。
[0011]步驟(3)所述的預(yù)溶方式為在37°C以下加熱使固化液成為可流動(dòng)的液體。
[0012]步驟(4)所述的液固比為每I克骨水泥粉末中加入0.30-0.70毫升的固化液。
[0013]根據(jù)上述任意一項(xiàng)所述方法制備得到的具有抗固液分離特性的骨水泥；在壓力大于5 MPa時(shí)無固液分離現(xiàn)象，注射能力系數(shù)不小于80%、固化時(shí)間不超過40分鐘。
[0014]本發(fā)明提供的固化液配方，可以在較大壓力下保持骨水泥良好的注射性以及抗固液分離特性。同時(shí)，固化液中含有殼聚糖、明膠、羥丙基甲基纖維素等骨水泥增強(qiáng)劑。在提高其高壓力下的抗固液分離性又可提高其抗壓強(qiáng)度。本發(fā)明提供的方法簡(jiǎn)單、易行、效果好、適于在不同無機(jī)鈣基骨水泥體系中推廣使用，可大規(guī)模應(yīng)用。
[0015]注射能力系數(shù)測(cè)試方法為:將調(diào)和的不少于3 mL的骨水泥置入一次性注射器中，以恒定速率推動(dòng)，至最大推進(jìn)力為100 N停止，將推出的骨水泥重量占骨水泥總重量的百分比作為注射能力系數(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下實(shí)施例以發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下述的實(shí)施例。
[0017]實(shí)施例1:
稱取86 g 二水合磷酸氫|丐和25 g碳酸|丐，將其加入到165 mL水中球磨混合均勻。然后將水減壓蒸餾，在80°C真空干燥箱中干燥得到混合粉體。將粉體在900°C爐中段燒15小時(shí)后采用濕法球磨得到骨水泥分散液。將分散液離心、干燥后得到骨水泥粉末主體成分。將91 g骨水泥粉末主體成分、4 g羥基磷灰石和5 g硫酸鈉用研缽研磨均勻得到骨水泥粉末。
[0018]實(shí)施例2:
稱取20.0 g檸檬酸、1.0 g殼聚糖、1.0 g明膠、1.0 g羥丙基甲基纖維素、3.0 g甘油溶于74 mL水中，得到固化液。將骨水泥固化液與粉末按0.5 mL/g的液固比進(jìn)行調(diào)和，參照標(biāo)準(zhǔn)ASTM C191測(cè)定初凝時(shí)間為15 min。調(diào)和好的骨水泥漿體轉(zhuǎn)入醫(yī)用注射器內(nèi)表現(xiàn)出良好的注射性。注射能力系數(shù)為96%，在5 MPa壓力下無固液分離現(xiàn)象。
[0019]實(shí)施例3:
稱取20.0 g檸檬酸、1.0 g殼聚糖、1.0 g明膠、1.0 g羥丙基甲基纖維素、10 g甘油溶于67 mL水中，得到固化液。將骨水泥固化液與粉末按0.5 mL/g的液固比進(jìn)行調(diào)和，參照標(biāo)準(zhǔn)ASTM C191測(cè)定初凝時(shí)間為25 min。將調(diào)和好的骨水泥漿體轉(zhuǎn)入醫(yī)用注射器內(nèi)表現(xiàn)出良好的注射性。注射能力系數(shù)為95%，在5 MPa壓力下無固液分離現(xiàn)象。
【權(quán)利要求】
1.一種具有抗固液分離特性的骨水泥的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)配制檸檬酸-殼聚糖溶液，其中檸檬酸含量為3-55%，殼聚糖含量為0.05-10% ； (2)在檸檬酸-殼聚糖溶液的基礎(chǔ)上配制含有0.01-10%明膠、0.01-10%羥丙基甲基纖維素和其他添加劑的固化液； (3)若固化液長(zhǎng)期不用，將其保存于4°C環(huán)境，使用前預(yù)溶； (4)將骨水泥粉末與固化液按液固比進(jìn)行調(diào)和，即可得到具有抗固液分離特性的骨水泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有抗固液分離特性的骨水泥的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述的檸檬酸-殼聚糖溶液的溶劑為水溶液，或酸性溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述具有抗固液分離特性的骨水泥的制備方法，其特征在于，所述酸性溶液為0.01-0.3 M鹽酸溶液、0.01-0.3 M硫酸溶液、0.01-0.5 M磷酸溶液、0.01-0.6M乙酸溶液、0.01-0.2 M硝酸溶液、0.01-0.5 M抗壞血酸溶液、0.01-0.5 M乳酸溶液中的一種或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有抗固液分離特性的骨水泥的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的溶液的配制方式為室溫溶解，或60°C以下加熱助溶，還可以輔以機(jī)械攪拌或磁力攪拌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有抗固液分離特性的骨水泥的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的固化液中的其他添加劑為0.01-2%的羧甲基纖維素鈉、0.01-1.5%聚乙烯醇、0.01-10%聚乙二醇、0.01-2%海藻酸鈉、0.01-5%淀粉、0.01-1%透明質(zhì)酸、0.01-2%膠原蛋白、0.5-40%甘油、0.01-15%硫酸鈉、0.01-15%硫酸鉀、0.01-15%硫酸銨、0.01-10%硫酸鎂、0.01-10%氯化鈉、0.01-10%氯化鉀、0.01-15%氯化鈣、0.01-15%甘油磷酸鈉、0.01-15%葡萄糖、0.01-15%甘露糖、0.01-5%環(huán)糊精中一種或其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有抗固液分離特性的骨水泥的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的預(yù)溶方式為在37°C以下加熱使固化液成為可流動(dòng)的液體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有抗固液分離特性的骨水泥的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述的液固比為每I克骨水泥粉末中加入0.30-0.70毫升的固化液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述方法制備得到的具有抗固液分離特性的骨水泥；在壓力大于5 MPa時(shí)無固液分離現(xiàn)象，注射能力系數(shù)不小于80%、固化時(shí)間不超過40分鐘。
【文檔編號(hào)】A61L27/26GK103656743SQ201310641572
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】劉濤, 楊迪誠(chéng), 何丹農(nóng) 申請(qǐng)人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司