專(zhuān)利名稱(chēng)：明膠增強(qiáng)的骨水泥的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種明膠增強(qiáng)的骨水泥的制備方法。
背景技術(shù)：
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O. Γ30. OMPa [苗軍，王繼芳，中國(guó)修復(fù)重建外科雜志，2005]。常見(jiàn)對(duì)骨水泥進(jìn)行增強(qiáng)的物質(zhì)包括纖維、明膠、殼聚糖、聚乙丙交酯(PLGA)、羥基磷灰石晶須、無(wú)機(jī)陶瓷顆粒等[韓冰等，材料科學(xué)與工程，2006]。其中，明膠是膠原的水解產(chǎn)物，生物相容性好、無(wú)毒性反應(yīng)、易降解、能被生物體代 謝，在生物領(lǐng)域已被廣泛地用于藥物的載體和控釋等方面。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，將明膠微球加入到骨水泥粉末中，在實(shí)現(xiàn)抗壓強(qiáng)度提高的同時(shí)，還能改善骨水泥的自粘性、抗?jié)⑸⑿?，可促進(jìn)細(xì)胞的黏附、增殖、分化等行為，而且隨明膠的降解而產(chǎn)生的孔隙，將有利于細(xì)胞、血管的長(zhǎng)入和新骨的重建[Bigi A, et al, International Journal of Artificial Organs,2004; Bigi A, et al, Biomaterials, 2004; Yin YJ, et al, Journal of MaterialsScience-Materials in Medicine, 2003]。美中不足的是,大多情況下，明膠的加入會(huì)導(dǎo)致骨水泥的固化時(shí)間延長(zhǎng)，甚至?xí)^(guò)45 min，這對(duì)于可注射性骨水泥的臨床操作極為不便。而明膠作為一種兩親性高分子，既可溶于酸，也可溶于堿，所以與不同PH值的固化液都有著一定的兼容性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種明膠增強(qiáng)的骨水泥的制備方法，通過(guò)改變明膠的復(fù)合方式，在明顯提高骨水泥力學(xué)強(qiáng)度的同時(shí)，不影響骨水泥的固化時(shí)間。提供一種明膠增強(qiáng)的骨水泥及其制備方法，將傳統(tǒng)的復(fù)合明膠的方式，由以微球形式添加進(jìn)骨水泥粉末，改為溶于固化液中，通過(guò)明膠的預(yù)分散，使得固化反應(yīng)時(shí)，骨水泥粉末與固化液、明膠的接觸和復(fù)合更充分，從而在提高骨水泥力學(xué)強(qiáng)度的同時(shí)，不大影響其固化時(shí)間。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種明膠增強(qiáng)的骨水泥的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為
a.配制明膠的質(zhì)量百分比濃度為0.05-10%的明膠溶液；
b.將步驟a所得明膠溶液加入到固化液中，使最終的明膠的質(zhì)量百分比濃度為
0.01-5% ；
c.將骨水泥粉末與步驟b所得固化液按所需液固比進(jìn)行調(diào)和，即可得到明膠增強(qiáng)的骨水泥。上述的步驟a中的明膠溶液中的溶劑為水或pH為1. 0-10. O的溶液。上述的pH為1. 0-10. O的溶液為基于磷酸、鹽酸、硫酸、乙酸、檸檬酸、透明質(zhì)酸及其可溶性鹽，或基于氫氧化鈉、氫氧化鉀、有機(jī)胺堿，或基于其它任意可溶性物質(zhì)配制pH在1.0-10. O之間的溶液。上述的骨水泥無(wú)機(jī)鈣基骨水泥粉末。上述的無(wú)機(jī)鈣基骨水泥粉末有含磷酸鈣、硫酸鈣、硅酸鈣和碳酸鈣中至少一種的骨水泥粉末。上述的無(wú)機(jī)鈣基骨水泥粉末有β-磷酸三鈣骨水泥粉末、β-磷酸三鈣和羥基磷灰石按7:3的質(zhì)量比的混合粉末、β-磷酸三鈣和羥基磷灰石按9:1的質(zhì)量比的混合粉末。上述的固化液為無(wú)機(jī)鈣基骨水泥中的pH值小于4的酸性固化液。上述的固化液為pH = 2. O的殼聚糖/檸檬酸酸性固化液。
上述的步驟c中的固液比為lg 0.1-1ml。采用本發(fā)明方法對(duì)骨水泥體系進(jìn)行改性，將明膠的添加方式由傳統(tǒng)的加入骨水泥粉末中，改為溶于固化液中，使明膠得以預(yù)分散，從而使固化反應(yīng)時(shí)骨水泥粉末與固化液的接觸更充分，也使骨水泥粉末與明膠的復(fù)合更充分，從而在提高骨水泥力學(xué)強(qiáng)度的同時(shí)，不影響骨水泥的固化時(shí)間，既豐富了明膠改性的方式，還使明膠增強(qiáng)的骨水泥在用于注射型方面有了更大的應(yīng)用空間。本發(fā)明提供的明膠增強(qiáng)骨水泥的制備方法簡(jiǎn)單、易行、效果好、適于在不同無(wú)機(jī)鈣基骨水泥體系中推廣使用，可大規(guī)模應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例以β -磷酸三鈣骨水泥粉末、β -磷酸三鈣和羥基磷灰石按7: 3的質(zhì)量比的混合骨水泥粉末、β -磷酸三鈣和羥基磷灰石按9:1的質(zhì)量比的混合骨水泥粉末為例，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1稱(chēng)取O. 2 g明膠加入到9. 8 ml 20 wt%檸檬酸水溶液中，40 ° C加熱使明膠溶解，然后按照體積比1:1與pH = 2.0的殼聚糖/檸檬酸酸性固化液混合均勻，得到明膠改性的固化液。以β -磷酸三鈣粉末與碳酸鈣的混合粉末為骨水泥粉末，將骨水泥粉末與明膠改性的固化液按Ig ;0. 5 ml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28 min，參照標(biāo)準(zhǔn)ASTM C109測(cè)定其抗壓強(qiáng)度為12.5 MPa。實(shí)施例2稱(chēng)取O. 5 g明膠加入到9. 5 ml 20 wt%檸檬酸水溶液中，40 ° C加熱使明膠溶解，然后按照體積比1:1與pH = 2.0的殼聚糖/檸檬酸酸性固化液混合均勻，得到明膠改性的固化液。以磷酸三鈣粉末與碳酸鈣的混合粉末為骨水泥粉末，將骨水泥粉末與明膠改性的固化液按Ig ；0. 5 ml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20 min，參照標(biāo)準(zhǔn)ASTM C109測(cè)定其抗壓強(qiáng)度為16.5 MPa。實(shí)施例3稱(chēng)取O. 2 g明膠加入到9. 8 ml 20 wt%檸檬酸水溶液中，40 ° C加熱使明膠溶解，取該溶液9.9 ml，加入O.1 g羥丙基甲基纖維素，攪拌使其溶液。以β-磷酸三鈣粉末與碳酸鈣的混合粉末為骨水泥粉末，將骨水泥粉末與明膠改性的固化液按Ig 0. 4ml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12 min，參照標(biāo)準(zhǔn)ASTM C109測(cè)定其抗壓強(qiáng)度為15. O MPa。實(shí)施例4稱(chēng)取O. 2 g明膠加入到9. 8 ml 20 wt%檸檬酸水溶液中，40 ° C加熱使明膠溶解，然后按照體積比1:1與pH = 2.0的殼聚糖/檸檬酸酸性固化液混合均勻，得到明膠改性的固化液。β -磷酸三鈣/羥基磷灰石(質(zhì)量比7:3)及少量碳酸鈣的混合粉末為骨水泥粉末，將骨水泥粉末與明膠改性的固化液按Ig 0. 5 ml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20 min，參照標(biāo)準(zhǔn)ASTM C109測(cè)定其抗壓強(qiáng)度為19.2 MPa。實(shí)施例5稱(chēng)取O. 5 g明膠加入到9. 5 ml 20 wt%檸檬酸水溶液中，40 ° C加熱使明膠溶解，然后按照體積比1:1與pH = 2.0的殼聚糖/檸檬酸酸性固化液混合均勻，得到明膠改性的固化液。于4 ° C冰箱放置12 h，取出37 ° C加熱使其流動(dòng)。以β-磷酸三鈣粉末與碳酸鈣的混合粉末為骨水泥粉末，將骨水泥粉末與明膠改性的固化液按Ig ;0. 5ml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21 min，參照標(biāo)準(zhǔn)ASTM C109 測(cè)定其抗壓強(qiáng)度為18. 3 MPa。
權(quán)利要求
1.一種明膠增強(qiáng)的骨水泥的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為a.配制明膠的質(zhì)量百分比濃度為O.05-10%的明膠溶液；b.將步驟a所得明膠溶液加入到固化液中，使最終的明膠的質(zhì)量百分比濃度為0.01-5% ；c.將骨水泥粉末與步驟b所得固化液按所需固液比進(jìn)行調(diào)和，即可得到明膠增強(qiáng)的骨水泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的明膠增強(qiáng)的骨水泥的制備方法，其特征在于所述的步驟a中的明膠溶液中的溶劑為水或PH為1. 0-10. O的溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的明膠增強(qiáng)的骨水泥的制備方法，其特征在于所述的pH為1.0-10. O的溶液為基于磷酸、鹽酸、硫酸、乙酸、檸檬酸、透明質(zhì)酸及其可溶性鹽，或基于氫氧化鈉、氫氧化鉀、有機(jī)胺堿，或基于其它任意可溶性物質(zhì)配制PH在1. 0-10. O之間的溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射性多孔骨水泥，其特征在于所述的骨水泥無(wú)機(jī)鈣基骨水泥粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的注射性多孔骨水泥，其特征在于所述的無(wú)機(jī)鈣基骨水泥粉末有含磷酸鈣、硫酸鈣、硅酸鈣和碳酸鈣中至少一種的骨水泥粉末。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的注射性多孔骨水泥，其特征在于所述的無(wú)機(jī)鈣基骨水泥粉末有β -磷酸三鈣骨水泥粉末、β -磷酸三鈣和羥基磷灰石按7:3的質(zhì)量比的混合骨水泥粉末、β-磷酸三鈣和羥基磷灰石按9:1的質(zhì)量比的混合骨水泥粉末。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的明膠增強(qiáng)的骨水泥的制備方法，其特征在于所述的固化液為無(wú)機(jī)鈣基骨水泥中的PH值小于4的酸性固化液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的明膠增強(qiáng)的骨水泥的制備方法，其特征在于所述的固化液為 PH = 2. O的殼聚糖/檸檬酸酸性固化液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的明膠增強(qiáng)的骨水泥的制備方法，其特征在于所述的步驟c中的固液比為lg 0.1-1ml0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種明膠增強(qiáng)的骨水泥的制備方法。本發(fā)明將傳統(tǒng)的復(fù)合明膠的方式，由以微球形式添加進(jìn)骨水泥粉末，改為溶于固化液中，通過(guò)明膠的預(yù)分散，使固化反應(yīng)時(shí)骨水泥粉末與固化液的接觸更充分，與明膠的復(fù)合更充分，從而提高骨水泥強(qiáng)度，且固化時(shí)間無(wú)顯著變化或有所縮短。本發(fā)明提供的明膠增強(qiáng)骨水泥的制備方法既豐富了明膠改性的方式，還使明膠增強(qiáng)的骨水泥在用于注射型方面有了更大的應(yīng)用空間，簡(jiǎn)單、易行、效果好、適于在不同無(wú)機(jī)鈣基骨水泥體系中推廣使用，可大規(guī)模應(yīng)用。
文檔編號(hào)A61L27/02GK102989037SQ20121055926
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者孫鋼, 閆策, 劉訓(xùn)偉, 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, 中國(guó)人民解放軍濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院