一种骨水泥及其浆体的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种骨水泥及其浆体。该骨水泥的原料包括缺钙CPC粉末和MPC粉末，所述的缺钙CPC粉末由摩尔比为1︰2的Ca4(PO4)2O和CaHPO4组成，所述的MPC粉末为在质量比是1︰3～1︰5的NH4H2PO4和MgO混合物中加入缓凝剂组成。该骨水泥浆体由包括如下步骤的制备方法制备而得：（1）将缺钙CPC粉末和MPC粉末按质量比1︰3～3︰1的比例混合；（2）加入固化液混匀即可，所述固化液的加入量为与步骤（1）所得的固体混合物所形成的固液比为2.5g/mL～7g/mL。本发明的骨水泥具有快凝、高早强的特点，能够在生理环境下自行固化，凝结时间短，且具有良好的生物活性。
【专利说明】一种骨水泥及其浆体
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料科学【技术领域】，具体涉及一种骨水泥及其浆体。
【背景技术】
[0002] 骨质疏松症是一种以骨量减少和骨强度降低，且骨折风险增加为特征的代谢性疾 病；随着人口老龄化的到来，骨质疏松症患者日渐增多。骨质疏松症及骨质疏松性骨折已成 为世界性关注的严重公众健康社会问题，是全球仅次于心血管疾病的慢性疾病。目前世界 上骨质疏松症患者超过2亿，在美国，超过1000万，其中80%是绝经后妇女；在我国，60岁 以上的老人中约1/3患有骨质疏松症，每年发生骨质疏松性骨折超过150万人，我国已将它 列为三大重点攻关研究的老年疾病之一。
[0003] 骨质疏松症是骨微结构破坏，易发生骨折为特征的全身性骨病，往往不被重视和 及时治疗，直到引起骨折。目前，临床上主要用药物防治骨质疏松症，但系统药物治疗到达 局部的药物浓度较低，对于已发生骨质疏松的骨骼，很难恢复其原有的强度。而对于骨质疏 松性骨折，主要采用非药物的固定手段，但由于骨质疏松性骨折患者的骨质量较差，很难进 行有效的内固定，且固定部位弹性模量较大，从而增加相邻的节段发生再骨折的风险。
[0004] 骨质疏松症及骨质疏松性骨折的局部防治是一种新的治疗手段，通过在易于发生 骨质疏松性骨折的部位应用抗骨质疏松药物或促进骨形成的生长因子和生物材料，可以达 到提高局部骨质疏松骨的骨密度、改善骨微结构和生物力学性质的目的。
[0005] 磷灰石骨水泥（Calcium phosphate cement,CPC)是一类新型的骨修复材料，可根 据骨缺损部位任意塑型并在生理条件下自行固化，其水化产物羟基磷灰石与人体骨的无机 成份类似，具有良好的生物相容性。研究发现，CPC还具有良好的生物降解性和骨传导性， 可在人体环境中降解并逐步被新生骨组织替代，克服了自体骨、聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥、 磷酸三钙陶瓷等骨修复材料的不足。但随着研究的深入，人们发现常规CPC存在固化速度 慢、机械强度低、降解速度慢等缺点，这些不足限制了其在更广泛领域的应用。目前，对CPC 进行改性以提高其理化和生物学性能正成为生物医用材料界研究的重点之一。
[0006] 由磷酸四钙和磷酸氢钙体系(其中，磷酸四钙与磷酸氢钙的摩尔比为1 : 1)制得 的CPC固化产物是化学计量的羟基磷灰石（HA)，其钙磷比（Ca/P)为1. 67,此类羟基磷灰石 在体内的降解和吸收速度比较缓慢。为了提高CPC固化产物的降解性，就需要调整磷酸四 钙和磷酸氢钙体系的摩尔比，比如调整磷酸四钙和磷酸氢钙体系的摩尔比为1 : 2,其CPC 固化产物是非化学计量的羟基磷灰石（HA)，钙磷比（Ca/P)为1. 50,从而得到一种缺钙CPC。
[0007] 磷酸镁骨水泥（Magnesium phosphate cement,MPC)是一种无机反应型胶粘剂，具 有固化速度快、早期强度高、胶粘性好等特点。与CPC类似，MPC也能在人体的生理环境下 自行固化，固化时体积微膨胀，可与植入部位牢固的镶嵌结合在一起，固化产物为磷酸镁铵 类。动物体内实验结果显示，MPC具有良好的生物相容性和生物降解性，可用于修复骨缺损 以及治疗不稳定骨折。
[0008] 然而，CPC和MPC在骨修复领域均有一定的局限，到目前为止，对于将两者结合，包 括将缺钙CPC与MPC复合在一起进行研究和探索的工作还鲜见报道。
【发明内容】
[0009] 本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的骨水泥固化速度慢、机械强度低、 生物相容性有待改善、降解速度太慢的缺陷，而提供一种快速固化、机械强度高、生物相容 性好、降解性能优良的用于治疗骨质疏松性骨折的骨水泥及其浆体。
[0010] 本发明将制备微创可注射骨水泥，使其具有骨修复功能，用于防治骨质疏松性骨 折。可注射材料在修复骨的同时，也能促进新骨形成，从而防治骨质疏松性骨折；骨水泥材 料的微孔有利于骨细胞/组织的长入，从而提高材料的降解性，促进骨修复。
[0011] 本发明提供的技术方案之一是：一种骨水泥，其为缺钙磷灰石/磷酸镁复合生物 活性骨水泥（CMPC)，其原料包括缺钙CPC粉末和MPC粉末，所述的缺钙CPC粉末由摩尔比 为1 : 2的Ca4(P04)20和CaHP04组成，所述的MPC粉末为在质量比是1 : 3?1 : 5的 ΝΗ4Η2Ρ04和MgO混合物中加入缓凝剂组成。
[0012] 本发明中，所述的缓凝剂为本领域常规，所述的缓凝剂的用量为本领域常规，较佳 地，所述缓凝剂的用量为占所述ΝΗ 4Η2Ρ04质量的10%?30%。
[0013] 本发明提供的技术方案之二是：一种骨水泥浆体，其由包括如下步骤的制备方法 制备而得：
[0014] (1)将前述缺钙CPC粉末和MPC粉末按质量比1 : 3?3 : 1的比例混合；
[0015] (2)加入固化液混匀即可，所述固化液的加入量为与步骤（1)所得的固体混合物所 形成的固液比为2. 5g/mL?7g/mL。
[0016] 本发明中，所述的固化液为本领域常规，优选去离子水。
[0017] 本发明提供的技术方案之三是：上述骨水泥或骨水泥浆体作为骨修复材料的应 用。
[0018] 在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实 例。
[0019] 本发明所用试剂和原料均市售可得。
[0020] 本发明的积极进步效果在于：
[0021] 本发明的缺钙磷灰石/磷酸镁复合生物活性骨水泥具有快凝、高早强的特 点，能够在生理环境下自行固化，凝结时间短，抗压强度高达87MPa，固化产物主要为 NH4MgP04 ·6Η20和羟基磷灰石。体外降解实验结果说明：CPC的降解速度最慢，MPC的降解速 度最快，缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥的降解速度介于二者之间。体外模拟浸泡实验结 果表明，缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥可诱导沉积羟基磷灰石层，具有良好的生物活性。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1 (a)?图1 (c)为三种骨水泥试样在37°C，100%湿度环境下固化48小时后 的断面形貌。
[0023] 图2 (a)?图2 (d)为用扫描电镜观察到的三种骨水泥试样在SBF中浸泡10天 后的表面微观形貌。
[0024] 图3 (a)?图3 (c)是三种圆柱状骨水泥样条在PBS溶液中浸泡30天后的宏观 形貌。
[0025] 图4 (a)和图4 (b)是缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥CMPC试样在PBS中浸泡 7天和90天后的表面微观形貌图片。
【具体实施方式】
[0026] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实 施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商 品说明书选择。
[0027] 实施例1缺钙CPC粉末和MPC粉末的制备
[0028] 缺钙CPC粉末由摩尔比为1 : 2的磷酸四钙和磷酸氢钙（自制）组成。
[0029] MPC粉末的制备过程：将碱式碳酸镁在1500°C下煅烧5小时，球磨后过筛，选取处 于一定目数段的氧化镁粒子作为配制MPC所需的原料。将制得的氧化镁粒子和磷酸二氢铵 按照摩尔比1 : 3混合均匀，再加入适量的缓凝剂，充分混合后即得到MPC粉末，其中缓凝 剂的用量为占 NH4H2P04质量的10%?30%。
[0030] 实施例2 CMPC骨水泥及其浆体的制备
[0031] 将缺钙CPC粉末和MPC粉末按照质量比3 : 1、1 : 1和1 : 3分别混合均匀，即 得到三种缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥粉末：CMPC3/1、CMPC1/1、CMPC1/3。对照组采用 缺钙CPC和MPC粉末。实验中所用五种骨水泥粉末的组成见表1。五种骨水泥均采用去离 子水为固化液。
[0032] 表1五种骨水泥粉末的组成
[0033]
【权利要求】
1. 一种骨水泥，其特征在于，其为缺钙磷灰石/磷酸镁复合生物活性骨水泥，其原料包 括缺钙CPC粉末和MPC粉末，所述的缺钙CPC粉末由摩尔比为1 : 2的Ca4 (P04) 20和CaHP04 组成，所述的MPC粉末为在质量比是1 : 3?1 : 5的順#2?04和1%0混合物中加入缓凝 剂组成。
2. 如权利要求1所述的骨水泥，其特征在于，所述的缓凝剂的用量为占所述ΝΗ4Η2Ρ04质 量的10%?30%。
3. -种骨水泥浆体，其特征在于，其由包括如下步骤的制备方法制备而得： (1) 将如权利要求1所述的缺钙CPC粉末和MPC粉末按质量比1 : 3?3 : 1的比例 混合； (2) 加入固化液混匀即可，所述固化液的加入量为与步骤（1)所得的固体混合物所形成 的固液比为2. 5g/mL?7g/mL。
4. 如权利要求3所述的骨水泥浆体，其特征在于，所述的固化液为去离子水。
5. 如权利要求1所述的骨水泥或如权利要求3所述的骨水泥浆体作为骨修复材料的应 用。
【文档编号】A61L27/12GK104107455SQ201310139766
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月19日 优先权日:2013年4月19日
【发明者】苏佳灿, 曹烈虎, 李全, 李海航, 翁蔚宗, 宋绍军 申请人:中国人民解放军第二军医大学