专利名称：明胶增强的骨水泥的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种明胶增强的骨水泥的制备方法。
背景技术：
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O. Γ30. OMPa [苗军，王继芳，中国修复重建外科杂志，2005]。常见对骨水泥进行增强的物质包括纤维、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]。其中，明胶是胶原的水解产物，生物相容性好、无毒性反应、易降解、能被生物体代 谢，在生物领域已被广泛地用于药物的载体和控释等方面。据文献报道，将明胶微球加入到骨水泥粉末中，在实现抗压强度提高的同时，还能改善骨水泥的自粘性、抗溃散性，可促进细胞的黏附、增殖、分化等行为，而且随明胶的降解而产生的孔隙，将有利于细胞、血管的长入和新骨的重建[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,大多情况下，明胶的加入会导致骨水泥的固化时间延长，甚至会超过45 min，这对于可注射性骨水泥的临床操作极为不便。而明胶作为一种两亲性高分子，既可溶于酸，也可溶于碱，所以与不同PH值的固化液都有着一定的兼容性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种明胶增强的骨水泥的制备方法，通过改变明胶的复合方式，在明显提高骨水泥力学强度的同时，不影响骨水泥的固化时间。提供一种明胶增强的骨水泥及其制备方法，将传统的复合明胶的方式，由以微球形式添加进骨水泥粉末，改为溶于固化液中，通过明胶的预分散，使得固化反应时，骨水泥粉末与固化液、明胶的接触和复合更充分，从而在提高骨水泥力学强度的同时，不大影响其固化时间。为达到上述目的，本发明的目的通过以下技术方案来实现
一种明胶增强的骨水泥的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为
a.配制明胶的质量百分比浓度为0.05-10%的明胶溶液；
b.将步骤a所得明胶溶液加入到固化液中，使最终的明胶的质量百分比浓度为
0.01-5% ；
c.将骨水泥粉末与步骤b所得固化液按所需液固比进行调和，即可得到明胶增强的骨水泥。上述的步骤a中的明胶溶液中的溶剂为水或pH为1. 0-10. O的溶液。上述的pH为1. 0-10. O的溶液为基于磷酸、盐酸、硫酸、乙酸、柠檬酸、透明质酸及其可溶性盐，或基于氢氧化钠、氢氧化钾、有机胺碱，或基于其它任意可溶性物质配制pH在1.0-10. O之间的溶液。上述的骨水泥无机钙基骨水泥粉末。上述的无机钙基骨水泥粉末有含磷酸钙、硫酸钙、硅酸钙和碳酸钙中至少一种的骨水泥粉末。上述的无机钙基骨水泥粉末有β-磷酸三钙骨水泥粉末、β-磷酸三钙和羟基磷灰石按7:3的质量比的混合粉末、β-磷酸三钙和羟基磷灰石按9:1的质量比的混合粉末。上述的固化液为无机钙基骨水泥中的pH值小于4的酸性固化液。上述的固化液为pH = 2. O的壳聚糖/柠檬酸酸性固化液。
上述的步骤c中的固液比为lg 0.1-1ml。采用本发明方法对骨水泥体系进行改性，将明胶的添加方式由传统的加入骨水泥粉末中，改为溶于固化液中，使明胶得以预分散，从而使固化反应时骨水泥粉末与固化液的接触更充分，也使骨水泥粉末与明胶的复合更充分，从而在提高骨水泥力学强度的同时，不影响骨水泥的固化时间，既丰富了明胶改性的方式，还使明胶增强的骨水泥在用于注射型方面有了更大的应用空间。本发明提供的明胶增强骨水泥的制备方法简单、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。
具体实施例方式以下实施例以β -磷酸三钙骨水泥粉末、β -磷酸三钙和羟基磷灰石按7: 3的质量比的混合骨水泥粉末、β -磷酸三钙和羟基磷灰石按9:1的质量比的混合骨水泥粉末为例，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。
实施例1称取O. 2 g明胶加入到9. 8 ml 20 wt%柠檬酸水溶液中，40 ° C加热使明胶溶解，然后按照体积比1:1与pH = 2.0的壳聚糖/柠檬酸酸性固化液混合均匀，得到明胶改性的固化液。以β -磷酸三钙粉末与碳酸钙的混合粉末为骨水泥粉末，将骨水泥粉末与明胶改性的固化液按Ig ;0. 5 ml的液固比进行调和，参照标准ASTM C191测定初凝时间为28 min，参照标准ASTM C109测定其抗压强度为12.5 MPa。实施例2称取O. 5 g明胶加入到9. 5 ml 20 wt%柠檬酸水溶液中，40 ° C加热使明胶溶解，然后按照体积比1:1与pH = 2.0的壳聚糖/柠檬酸酸性固化液混合均匀，得到明胶改性的固化液。以磷酸三钙粉末与碳酸钙的混合粉末为骨水泥粉末，将骨水泥粉末与明胶改性的固化液按Ig ；0. 5 ml的液固比进行调和，参照标准ASTM C191测定初凝时间为20 min，参照标准ASTM C109测定其抗压强度为16.5 MPa。实施例3称取O. 2 g明胶加入到9. 8 ml 20 wt%柠檬酸水溶液中，40 ° C加热使明胶溶解，取该溶液9.9 ml，加入O.1 g羟丙基甲基纤维素，搅拌使其溶液。以β-磷酸三钙粉末与碳酸钙的混合粉末为骨水泥粉末，将骨水泥粉末与明胶改性的固化液按Ig 0. 4ml的液固比进行调和，参照标准ASTM C191测定初凝时间为12 min，参照标准ASTM C109测定其抗压强度为15. O MPa。实施例4称取O. 2 g明胶加入到9. 8 ml 20 wt%柠檬酸水溶液中，40 ° C加热使明胶溶解，然后按照体积比1:1与pH = 2.0的壳聚糖/柠檬酸酸性固化液混合均匀，得到明胶改性的固化液。β -磷酸三钙/羟基磷灰石(质量比7:3)及少量碳酸钙的混合粉末为骨水泥粉末，将骨水泥粉末与明胶改性的固化液按Ig 0. 5 ml的液固比进行调和，参照标准ASTM C191测定初凝时间为20 min，参照标准ASTM C109测定其抗压强度为19.2 MPa。实施例5称取O. 5 g明胶加入到9. 5 ml 20 wt%柠檬酸水溶液中，40 ° C加热使明胶溶解，然后按照体积比1:1与pH = 2.0的壳聚糖/柠檬酸酸性固化液混合均匀，得到明胶改性的固化液。于4 ° C冰箱放置12 h，取出37 ° C加热使其流动。以β-磷酸三钙粉末与碳酸钙的混合粉末为骨水泥粉末，将骨水泥粉末与明胶改性的固化液按Ig ;0. 5ml的液固比进行调和，参照标准ASTM C191测定初凝时间为21 min，参照标准ASTM C109 测定其抗压强度为18. 3 MPa。
权利要求
1.一种明胶增强的骨水泥的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为a.配制明胶的质量百分比浓度为O.05-10%的明胶溶液；b.将步骤a所得明胶溶液加入到固化液中，使最终的明胶的质量百分比浓度为0.01-5% ；c.将骨水泥粉末与步骤b所得固化液按所需固液比进行调和，即可得到明胶增强的骨水泥。
2.根据权利要求1所述的明胶增强的骨水泥的制备方法，其特征在于所述的步骤a中的明胶溶液中的溶剂为水或PH为1. 0-10. O的溶液。
3.根据权利要求2所述的明胶增强的骨水泥的制备方法，其特征在于所述的pH为1.0-10. O的溶液为基于磷酸、盐酸、硫酸、乙酸、柠檬酸、透明质酸及其可溶性盐，或基于氢氧化钠、氢氧化钾、有机胺碱，或基于其它任意可溶性物质配制PH在1. 0-10. O之间的溶液。
4.根据权利要求1所述的注射性多孔骨水泥，其特征在于所述的骨水泥无机钙基骨水泥粉末。
5.根据权利要求2所述的注射性多孔骨水泥，其特征在于所述的无机钙基骨水泥粉末有含磷酸钙、硫酸钙、硅酸钙和碳酸钙中至少一种的骨水泥粉末。
6.根据权利要求3所述的注射性多孔骨水泥，其特征在于所述的无机钙基骨水泥粉末有β -磷酸三钙骨水泥粉末、β -磷酸三钙和羟基磷灰石按7:3的质量比的混合骨水泥粉末、β-磷酸三钙和羟基磷灰石按9:1的质量比的混合骨水泥粉末。
7.根据权利要求1所述的明胶增强的骨水泥的制备方法，其特征在于所述的固化液为无机钙基骨水泥中的PH值小于4的酸性固化液。
8.根据权利要求7所述的明胶增强的骨水泥的制备方法，其特征在于所述的固化液为 PH = 2. O的壳聚糖/柠檬酸酸性固化液。
9.根据权利要求1所述的明胶增强的骨水泥的制备方法，其特征在于所述的步骤c中的固液比为lg 0.1-1ml0
全文摘要
本发明涉及一种明胶增强的骨水泥的制备方法。本发明将传统的复合明胶的方式，由以微球形式添加进骨水泥粉末，改为溶于固化液中，通过明胶的预分散，使固化反应时骨水泥粉末与固化液的接触更充分，与明胶的复合更充分，从而提高骨水泥强度，且固化时间无显著变化或有所缩短。本发明提供的明胶增强骨水泥的制备方法既丰富了明胶改性的方式，还使明胶增强的骨水泥在用于注射型方面有了更大的应用空间，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。
文档编号A61L27/02GK102989037SQ20121055926
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者孙钢, 闫策, 刘训伟, 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, 中国人民解放军济南军区总医院