低热性抗菌骨水泥的制作方法

本发明属于生物医用材料领域，设计一种可注射于骨组织修复兼具有抗菌性的骨水泥，特别是一种低热性抗菌骨水泥及制备方法和应用。

背景技术：

在骨科领域,由于严重创伤、骨肿瘤、骨髓炎等多种原因所致的骨缺损十分常见。目前常用的骨修复材料包括自体骨和金属假体。自体骨增加了患者的创伤和痛苦；金属假体存在松动、断裂等问题。因此，人工骨替代材料移植修复骨缺损成为医学重点

骨粘固剂：常用名为骨水泥，化学名为丙烯酸粘固剂（acryliccement）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylic，pmma）。1951年，瑞典klaer用聚甲基丙烯酸甲酯作为髋关节假体固定材料；1958年charnley深入研究并推广使用，从而使骨粘固剂固定假体置换获得成功；我国1978年研制成功并应用与临床。近年来应用羟基磷灰石制作的新型骨水泥在临床获得广泛应用。骨水泥是一种用于填充骨与植入物间隙或骨腔并具有自凝特性的生物材料，属于外源性物质，在植入过程中极易引发感染等并发症。自从1970年buchholz和engelbrecht等首次将抗生素骨水泥尝试应用于控制关节感染以来，人们开始认识这种局部给药系统的优点，并广泛应用于预防和治疗骨科相关感染，尤其是对于假体周围感染的治疗取得很好的效果。但将庆大霉素或者妥布霉素掺杂于聚甲基丙烯酸甲酯并加入纳米级羟基磷灰石的研究还未见报道。

技术实现要素：

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种新型的具有抗菌性的骨水泥及制备方法。在聚甲基丙烯酸甲酯中掺杂庆大霉素或妥布霉素，抗生素的掺杂赋予聚甲基丙烯酸甲酯抗菌性，将合成的庆大霉素或者妥布霉素掺杂聚甲基丙烯酸甲酯与纳米级羟基磷灰石复合制备低热性抗菌骨水泥，制得的骨水泥具有抗菌型号、强度高的特点，同时还具有良好的生物相容性

本发明的具体技术方案是：

一种低热性抗菌骨水泥，包括粉体和液体两部分，粉体和液体的质量比是:3g∶1.5ml；

粉体：由庆大霉素或者妥布霉素掺杂聚甲基丙烯酸甲酯和纳米级羟基磷灰石组成，其中其中纳米级羟基磷灰石质量百分含量为5%-10%,庆大霉素或妥布霉素掺杂聚甲基丙烯酸甲酯为90%-95%；

液体：由有机物水溶液组成，具体组成有：

90%水，10%有机物；有机物组成：85.3%的甲基丙烯酸甲脂，13.2%的丙烯酸，1.5%n:n二甲基甲苯胺，20ppm的对苯二酚

庆大霉素或妥布霉素掺杂聚甲基丙烯酸甲酯按照如下方法制备：按照质量比称取3.5%-5%的庆大霉素或者妥布霉素粉末与聚甲基丙烯酸甲酯混合搅拌均匀，得到庆大霉素或者妥布霉素掺杂聚甲基丙烯酸甲酯

低热性抗菌骨水泥的制备方法如下：

检查骨水泥各组分，液体无任何微粒及其他杂质，粉体无结块和异物。甲基丙烯酸甲酯在制作前在4℃冰箱中放置，纳米级羟基磷灰石在制作前在-20℃冰箱中放置。纳米级羟基磷灰石按照掺杂比例首先与甲基丙烯酸甲酯粉体充分搅拌均匀，之后，甲基丙烯酸甲酯按照粉液比3g∶1.5ml在室温下(23℃)进行混合，固化形成低热性抗菌骨水泥

本发明优点在于：不需要任何添加剂，直接控制原料添加量及反应温度，将制备的庆大霉素或妥布霉素掺杂聚甲基丙烯酸甲酯与纳米级羟基磷灰石复合，按照一定的粉液质量比与有机物水溶液混合、固化，制备出一种新型的低热性抗菌骨水泥。骨水泥植入体内后，抗菌素缓慢释放赋予骨水泥良好的抗菌效果，对革兰氏阴性菌和金黄色葡萄球菌均有明显的抑菌作用，纳米级羟基磷灰石可与新生骨组织结合且成骨较快,提高了骨水泥的的生物相容性。本发明制得的骨水泥具有低热性抗菌、抗压强度好的特点，同时还具有良好的生物相容性和可降解性。本发明简单、已操作，可以用于各种骨科填充，感染关节翻修旷置。

附图说明

图1：纳米级羟基磷灰石扫描电镜图；

如图1（a）为放大30，000倍图，图1（b）为放大4000倍图；

图2：pmma粉体扫描电镜图

如图2（a）为放大20，000倍图，图2（b）为放大10，000倍图；

图3：未掺杂ha的pmma骨水泥扫描电镜图

如图3（a）为放大20，000倍图，图3（b）为放大10，000倍图；

图4：掺杂3%ha的pmma骨水泥扫描电镜图

如图4（a）为放大20，000倍图，图4（b）为放大10，000倍图；

图5：掺杂5%ha的pmma骨水泥扫描电镜图

如图5（a）为放大20，000倍图，图5（b）为放大10，000倍图；

图6：掺杂10%ha的pmma骨水泥扫描电镜图

如图6（a）为放大20，000倍图，图6（b）为放大10，000倍图；

图7：骨水泥抗压性能结果

图8：骨水泥抗弯强度结果

图9：骨水泥抗弯模量结果

具体实施方式

下面结合实施例来说明本发明的内容，但本发明的实施方式不限于此：

实施例1：

庆大霉素或妥布霉素掺杂聚甲基丙烯酸甲酯的制备：按照质量比称取3.5%-5%的庆大霉素或者妥布霉素粉末与聚甲基丙烯酸甲酯混合搅拌均匀，得到庆大霉素或者妥布霉素掺杂聚甲基丙烯酸甲酯

低热性抗菌骨水泥的制备：按照5%（质量比）称取纳米级羟基磷灰石，95%（质量比）称取庆大霉素或妥布霉素掺杂聚甲基丙烯酸甲酯。称取粉体，按照粉液质量比3g∶1.5ml加入液体，充分搅拌均匀，在室温下(23℃)进行混合固化

sem测试分别对低倍和高倍放大下的固体表面进行表征

骨水泥样品制成长为12mm，直径为6mm的圆柱体，将上下两面打磨后,利用万能材料试验机进行测试，加载速率为5mm/s，记录样品形变为2%时的负载，将其除以横截面积，即可求得骨水泥样品的压缩强度。制得的试样压缩强度在79.8mpa

将骨水泥样品制成长75mm，宽10mm，厚3.3mm的样条，并室温下放置24h以上，再进行三点弯曲实验；测试时跨距l=60mm，记录断裂时的力及其位移曲线图，计算可求得弯曲模量及其弯曲强度，并求其平均值。弯曲强度按公式σf(mpa)计算，弯曲模量按公式ef(mpa)计算：

试中f为断裂时的力(n)；f为载荷为15和50n时相应挠度之间的差值(mm)；b为试条被测出的平均宽度(mm)；h为试条被测出的平均厚度(mm)；l为外载荷点间的距离(60mm)；δf为载荷范围(50n-15n=35n)；a为内载荷点与外载荷点间的距离(30mm)。制得的试样弯曲强度在52.1mpa，弯曲模量在2295.5mpa

实施例2：

按照实施例1的方法，制备庆大霉素或者妥布霉素掺杂聚甲基丙烯酸甲酯。

低热性抗菌骨水泥的制备：按照10%（质量比）称取纳米级羟基磷灰石，90%（质量比）称取庆大霉素或妥布霉素掺杂聚甲基丙烯酸甲酯。称取粉体，按照粉液质量比3g∶1.5ml加入液体，充分搅拌均匀，在室温下(23℃)进行混合固化

按照实施例1的方法，制备、测试试样压缩强度、弯曲强度和弯曲模量。所得结果：压缩强度在85.4mpa，弯曲强度在49.4mpa，弯曲模量在1986.3mpa

本发明公开和提出的骨水泥和制备方法及应用，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有此昂类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。