具有抗固液分离特性的骨水泥及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有抗固液分离特性的固水泥及其制备方法，配制柠檬酸-壳聚糖溶液，其中柠檬酸含量为3-55%，壳聚糖含量为0.05-10%；在柠檬酸-壳聚糖溶液的基础上配制含有0.01-10%明胶、0.01-10%羟丙基甲基纤维素和其他添加剂的固化液；若固化液长期不用，将其保存于4℃环境，使用前预溶；将骨水泥粉末与固化液按液固比进行调和，即可得到具有抗固液分离特性的骨水泥。本发明提供的骨水泥及固化液配方，成分来源广泛、价格低廉，有良好商业化前景。同时，本发明提供的固化液操作简单、易行、效果好、适于在无机钙基骨水泥体系中推广使用，可大规模应用。
【专利说明】具有抗固液分离特性的骨水泥及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物医用材料【技术领域】的方法，具体是一种拥有良好抗固液分离特性的骨水泥及其制备方法。
【背景技术】
[0002]骨水泥用于骨修复时，一般要求其力学强度至少达到人松质骨的程度0.4^30.0MPa [苗军，王继芳，中国修复重建外科杂志，2005]。磷酸钙骨水泥由于其良好的生物相容性、骨诱导性、可降解等优点被广泛用于骨修复领域。骨水泥一般由粉末与固化液两部分组成。常见的固化液中通常含有磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、柠檬酸等成分。为了提高骨水泥力学强度往往会添加增强剂包括纤维、明胶、壳聚糖、聚乙丙交酯(PLGA)、羟基磷灰石晶须、无机陶瓷颗粒等[韩冰等，材料科学与工程，2006]。
[0003]虽然很多骨水泥粉末与固化液配方可固化成型，但在实际医疗应用时通常会因为在大的注射挤压力下发生粉末与固化液分离，导致手术失败。一个可能的原因是粉末与固化液中的成分固化前结合力不够强，导致在外力作用下发生严重宏观相分离。
【发明内容】
`[0004]本发明的目的在于提供一种生物医用材料【技术领域】的方法，具体是一种拥有良好抗固液分离特性的骨水泥及其制备方法。通过恰当地调配固化液配方，提供一种拥有良好抗固液分离特性的骨水泥及其制备方法。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案来实现:将柠檬酸、壳聚糖、明胶、羟丙基甲基纤维素和其他添加剂按一定比例混合，得到一种新型固化液；将固化液与骨水泥粉末按一定液固比进行调和，即可得到拥有良好抗固液分离特性的骨水泥。
[0006]一种具有抗固液分离特性的骨水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)配制柠檬酸-壳聚糖溶液，其中柠檬酸含量为3-55%，壳聚糖含量为0.05-10% ；
(2)在柠檬酸-壳聚糖溶液的基础上配制含有0.01-10%明胶、0.01-10%羟丙基甲基纤维素和其他添加剂的固化液；
(3)若固化液长期不用，将其保存于4°C环境，使用前预溶；
(4)将骨水泥粉末与固化液按液固比进行调和，即可得到具有抗固液分离特性的骨水泥。
[0007]步骤(1)所述的柠檬酸-壳聚糖溶液的溶剂为水溶液，或酸性溶液。
[0008]所述酸性溶液为0.01-0.3 M盐酸溶液、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抗坏血酸溶液、0.01-0.5 M乳
酸溶液中的一种或其组合。
[0009]步骤(1)所述的溶液的配制方式为室温溶解，或60°C以下加热助溶，还可以辅以机械搅拌或磁力搅拌。
[0010]步骤(2)所述的固化液中的其他添加剂为0.01-2%的羧甲基纤维素钠、0.01-1.5%聚乙烯醇、0.01-10%聚乙二醇、0.01-2%海藻酸钠、0.01-5%淀粉、0.01-1%透明质酸、0.01-2%胶原蛋白、0.5-40%甘油、0.01-15%硫酸钠、0.01-15%硫酸钾、0.01-15%硫酸铵、0.01-10%硫酸镁、0.01-10%氯化钠、0.01-10%氯化钾、0.01-15%氯化钙、0.01-15%甘油磷酸钠、0.01-15%葡萄糖、0.01-15%甘露糖、0.01-5%环糊精中一种或其组合。
[0011]步骤(3)所述的预溶方式为在37°C以下加热使固化液成为可流动的液体。
[0012]步骤(4)所述的液固比为每I克骨水泥粉末中加入0.30-0.70毫升的固化液。
[0013]根据上述任意一项所述方法制备得到的具有抗固液分离特性的骨水泥；在压力大于5 MPa时无固液分离现象，注射能力系数不小于80%、固化时间不超过40分钟。
[0014]本发明提供的固化液配方，可以在较大压力下保持骨水泥良好的注射性以及抗固液分离特性。同时，固化液中含有壳聚糖、明胶、羟丙基甲基纤维素等骨水泥增强剂。在提高其高压力下的抗固液分离性又可提高其抗压强度。本发明提供的方法简单、易行、效果好、适于在不同无机钙基骨水泥体系中推广使用，可大规模应用。
[0015]注射能力系数测试方法为:将调和的不少于3 mL的骨水泥置入一次性注射器中，以恒定速率推动，至最大推进力为100 N停止，将推出的骨水泥重量占骨水泥总重量的百分比作为注射能力系数。
【具体实施方式】
[0016]以下实施例以发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于下述的实施例。
[0017]实施例1:
称取86 g 二水合磷酸氢|丐和25 g碳酸|丐，将其加入到165 mL水中球磨混合均匀。然后将水减压蒸馏，在80°C真空干燥箱中干燥得到混合粉体。将粉体在900°C炉中段烧15小时后采用湿法球磨得到骨水泥分散液。将分散液离心、干燥后得到骨水泥粉末主体成分。将91 g骨水泥粉末主体成分、4 g羟基磷灰石和5 g硫酸钠用研钵研磨均匀得到骨水泥粉末。
[0018]实施例2:
称取20.0 g柠檬酸、1.0 g壳聚糖、1.0 g明胶、1.0 g羟丙基甲基纤维素、3.0 g甘油溶于74 mL水中，得到固化液。将骨水泥固化液与粉末按0.5 mL/g的液固比进行调和，参照标准ASTM C191测定初凝时间为15 min。调和好的骨水泥浆体转入医用注射器内表现出良好的注射性。注射能力系数为96%，在5 MPa压力下无固液分离现象。
[0019]实施例3:
称取20.0 g柠檬酸、1.0 g壳聚糖、1.0 g明胶、1.0 g羟丙基甲基纤维素、10 g甘油溶于67 mL水中，得到固化液。将骨水泥固化液与粉末按0.5 mL/g的液固比进行调和，参照标准ASTM C191测定初凝时间为25 min。将调和好的骨水泥浆体转入医用注射器内表现出良好的注射性。注射能力系数为95%，在5 MPa压力下无固液分离现象。
【权利要求】
1.一种具有抗固液分离特性的骨水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)配制柠檬酸-壳聚糖溶液，其中柠檬酸含量为3-55%，壳聚糖含量为0.05-10% ； (2)在柠檬酸-壳聚糖溶液的基础上配制含有0.01-10%明胶、0.01-10%羟丙基甲基纤维素和其他添加剂的固化液； (3)若固化液长期不用，将其保存于4°C环境，使用前预溶； (4)将骨水泥粉末与固化液按液固比进行调和，即可得到具有抗固液分离特性的骨水泥。
2.根据权利要求1所述具有抗固液分离特性的骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述的柠檬酸-壳聚糖溶液的溶剂为水溶液，或酸性溶液。
3.根据权利要求2所述具有抗固液分离特性的骨水泥的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液为0.01-0.3 M盐酸溶液、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抗坏血酸溶液、0.01-0.5 M乳酸溶液中的一种或其组合。
4.根据权利要求1所述具有抗固液分离特性的骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的溶液的配制方式为室温溶解，或60°C以下加热助溶，还可以辅以机械搅拌或磁力搅拌。
5.根据权利要求1所述具有抗固液分离特性的骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的固化液中的其他添加剂为0.01-2%的羧甲基纤维素钠、0.01-1.5%聚乙烯醇、0.01-10%聚乙二醇、0.01-2%海藻酸钠、0.01-5%淀粉、0.01-1%透明质酸、0.01-2%胶原蛋白、0.5-40%甘油、0.01-15%硫酸钠、0.01-15%硫酸钾、0.01-15%硫酸铵、0.01-10%硫酸镁、0.01-10%氯化钠、0.01-10%氯化钾、0.01-15%氯化钙、0.01-15%甘油磷酸钠、0.01-15%葡萄糖、0.01-15%甘露糖、0.01-5%环糊精中一种或其组合。
6.根据权利要求1所述具有抗固液分离特性的骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的预溶方式为在37°C以下加热使固化液成为可流动的液体。
7.根据权利要求1所述具有抗固液分离特性的骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的液固比为每I克骨水泥粉末中加入0.30-0.70毫升的固化液。
8.根据权利要求1-7任意一项所述方法制备得到的具有抗固液分离特性的骨水泥；在压力大于5 MPa时无固液分离现象，注射能力系数不小于80%、固化时间不超过40分钟。
【文档编号】A61L27/26GK103656743SQ201310641572
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】刘涛, 杨迪诚, 何丹农 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司