含柠檬酸钙的骨水泥及其制备方法_2

文档序号:9637864阅读:来源:国知局
0031] (3)与用纯的柠檬酸钙作为固相相比,加入了TTCP/DCPA制得的复合骨水泥更有 利于细胞的增殖、分化,具有更加优异的细胞活性,还可通过柠檬酸钙与磷酸钙相的比例调 节复合骨水泥的降解速率。
[0032] (4)尤其当固相粉末的配比和液固比为特定值,即当柠檬酸钙与HA的质量比为 3:1,液固比为1:1,柠檬酸钙与TTCP/DCPA的质量比2:1,液固比为0. 8:1,且均用固化液A 时,制得的两种复合骨水泥的综合性能最好。
【附图说明】:
[0033] 图1为实施例1-5骨水泥的凝结时间图。
[0034] 图2-5为实施例1-5骨水泥的抗压强度图。
[0035] 图6为实施样品1骨水泥的XRD衍射图谱。
[0036] 图7为实施样品10骨水泥的XRD衍射图谱.
[0037] 图8为细胞在对照组和实施样品10骨水泥表面粘附的SEM照片;其中a是细胞在 对照组样品上培养1天的SEM照片,b是细胞在实施样品10上培养1天的SEM照片,c是细 胞在对照组样品上培养4天的SEM照片,d是细胞在实施样品10上培养4天的SEM照片。
【具体实施方式】:
[0038] 提供一种制备工艺简单的以柠檬酸钙和磷酸钙盐多元复合的骨水泥及其制备方 法,制得的骨水泥具有一定的抗压强度,且抗压强度可调,凝结时间可控(7_30min),具有良 好的可塑性、骨引导性、骨诱导活性、细胞活性和较好的降解率,适用于骨科、脑外科和颅颂 面整形修复。
[0039] 本发明的具体方案如下:
[0040] (1)本发明提供一种以柠檬酸钙和磷酸钙盐多元复合的骨水泥,此骨水泥由固相 粉末及液相两部分组成,其中,液相是浓度为0. 5mol/L的磷酸二氢钾和磷酸氢二钾水溶液 或者质量分数为25%的柠檬酸、5%的柠檬酸钾水溶液,液相中还可以含有海藻酸钠、壳聚 糖、明胶等,固相粉末由柠檬酸钙和羟基磷灰石(HA)或磷酸四钙/磷酸氢钙(TTCP/DCPA) 按质量比2:1-5:1混合组成,液固比为0.5~1.5 : 1;
[0041] (2)所述的柠檬酸钙为市购的医药级柠檬酸钙或自制的,市购的医药级柠檬酸钙 为四水柠檬酸钙【Ca3(C6H507) 2 · 4H20】、二水柠檬酸钙【Ca3(C6H507) 2 · 2H20】或无水柠檬酸钙 【Ca3(C6H507) 2】,自制的柠檬酸钙为微米级球状、纳米级片状及纳米级纤维状;所述的羟基磷 灰石(HA)为共沉淀法制备的纳米羟基磷灰石;所述的磷酸四钙/磷酸氢钙(TTCP/DCPA)为 两者按摩尔比1:1混合。
[0042] 本发明还提供柠檬酸钙、磷酸钙盐多元复合骨水泥的制备方法,其具体步骤如 下:
[0043] (1)制备微米级球状、纳米片状以及纳米纤维状柠檬酸钙:分别按照中国 申请专利CN201410612039. 9《球形柠檬酸钙及其制备方法和应用》、中国申请专利 CN201410061265. 2《纳米柠檬酸钙的制备方法》和中国申请专利CN201410612150. 8《纤维 状柠檬酸钙及其制备方法和应用》中所述的制备方法来制备球状、片状及纤维状柠檬酸钙 作为骨水泥的粉末相备用。
[0044] (2)制备HA:按照文献《纳米羟基磷灰石的制备及表征》(王宇明,刘志辉,程凤梅, 等.纳米羟基磷灰石的制备及表征[J].化工科技,2010,18 (6): 13~16)制备纳米羟基磷 灰石备用。
[0045] (3)制备TTCP/DCPA:将磷酸四钙和无水磷酸氢钙按摩尔比1:1分别装入球磨机 中,以无水乙醇为介质湿磨24h后抽滤,在80°C下烘干后研磨,最后再过200目筛,即得到等 摩尔混合的磷酸钙粉末,将其装入样品袋中备用。
[0046] (4)制备固化液:称量0· 5mol的ΚΗ2Ρ04和0· 5mol的Κ2ΗΡ04 · 3H20加入到一定量 的去离子水中,用玻璃棒搅拌使之完全溶解后,将混合溶液移入l〇〇ml容量瓶中定容即得 到0. 5mol/L的磷酸二氢钾和磷酸氢二钾水溶液,记为固化液A;称量25g柠檬酸和5g柠檬 酸钾,将其加入70ml去离子水中,得固化液B;将配制好的固化液放入4°C冰箱中备用。
[0047] (5)制备复合骨水泥:按一定的比例分别称量固相粉末放入小研钵中混合均匀, 再按一定的液固比加入固化液,迅速搅拌均匀后填入长宽高均为lcm的磨具中固化成型, 即制得复合骨水泥。
[0048] 本发明中,由于柠檬酸钙具有早期促进骨折愈合的活性,且具有骨诱导作用、降解 快,而HA具有良好的生物活性,与自然骨无机矿物质组成相似,TTCP/DCPA最终水化产物为 HA,且TTCP水化反应较慢,能够提高材料水化后期强度,且柠檬酸钙与HA或TTCP/DCPA复 合后,降解慢的HA或TTCP/DCPA的颗粒在复合材料中可以起到弥散增强的作用,从而提高 复合骨水泥的强度。当用PH中性的0. 5mol/L的磷酸氢二钾、磷酸二氢钾水溶液作为固化 液时,骨水泥中就同时含有Ca2+和P043'在人体成骨细胞的调控作用下,有利于快速的形成 羟基磷灰石;当用质量分数为25%的柠檬酸(〇^0 7)和5%的柠檬酸钾(〇^51(307 *!120)水 溶液时,柠檬酸根离子中的C00官能团与磷灰石的钙离子的强烈束缚可对骨头中纳米磷灰 石的稳定和增厚起关键作用。因此,本发明将柠檬酸钙与HA或TTCP/DCPA复合,加入固化 液,以制得性能优良的骨水泥,作为骨缺损填充、修复植入、骨质疏松修复、颅颂面整形修复 等医用材料。
[0049] 实施例1
[0050] 称量0· 5mol的腿$04和0· 5mol的Κ2ΗΡ04 · 3H20加入到50ml的去离子水中,用玻 璃棒搅拌使之完全溶解后,将混合溶液移入l〇〇ml容量瓶中定容即得到0. 5mol/L的磷酸二 氢钾和磷酸氢二钾水溶液,记为固化液A;将配制好的固化液放入4°C冰箱中备用。
[0051] 按表1中的配方制备实施例1,其制备方法为:将柠檬酸钙和HA按质量比3:1在 小研钵中均匀混合,再按液固比为1:1精确量取固化液A,将固化液加入固相粉末中,迅速 搅拌均匀后填入长宽高均为lcm的磨具中固化成型即可。(注:当所用柠檬酸钙为市购医 药级柠檬酸钙时,由于加入固化液与固相粉末的比为1:1时凝结时间过长,所以将样品4的 液固比调整为0.5)
[0052] 表 1
[0053]
[0054] 实施例2
[0055] 按表2中的配方制备实施例2,其制备方法为:将纳米级片状柠檬酸钙和HA按质 量比3:1在小研钵中均匀混合,再按表2中的液固比精确量取固化液A,将固化液加入固相 粉末中,迅速搅拌均匀后填入长宽高均为lcm的模具中固化成型即可。
[0056] 表 2
[0057]
[0058] 实施例3
[0059] 按表3中的配方制备实施例3,其制备方法为:将纳米级片状柠檬酸钙和TTCP/ DCPA分别按表3中的质量比在小研钵中均匀混合,再按液固比为0. 8:1精确量取固化液,将 固化液加入固相粉末中,迅速搅拌均匀后填入长宽高均为lcm的模具中固化成型即可。
[0060] 表 3
[0061]
[0062] 实施例4
[0063] 称量25g梓檬酸和5g梓檬酸钾,将其加入70ml去尚子水中,得固化液B。将配制 好的固化液放入4°C冰箱中备用。
[0064] 按表4中的配方制备实施例4,其制备方法为:将纳米级片状柠檬酸钙和TTCP/ DCPA按质量比2:1在小研钵中均匀混合,再按液固比为0. 8:1精确量取固化液B,将固化液 B加入固相粉末中,迅速搅拌均匀后填入长宽高均为lcm的模具中固化成型即可。
[0065] 表 4
[0066]
[0067] 实施例5
[0068] 按表5中的配方制备实施例5,其制备方法为:按将柠檬酸钙和HA按质量比3:1在 小研钵中均匀混合,再按液固比为1:1精确量取固化液B,将固化液B加入固相粉末中,迅速 搅拌均匀后填入长宽高均为lcm的模具中固化成型即可。
[0069] 表 5
[0070]
[0071] 实施例1-5凝结时间和抗压强的测定:
[0072] 1、凝结时间测试方法如下:
[0073] 采用吉尔摩双针法测定骨水泥膏体的凝结时间,用一支较轻且具有较大横截面 积的针(m= 113. 4g,d= 2. 13mm)测定初凝时间;用较重且具有较小横截面积的针(m= 453. 6g,d= 1.06mm)测定终凝时间。测定时,将样品置于底板上,使试针与样品膏体表面 刚好接触,突然松开挡板,试针自由沉入膏体,每15s让试针自由下落一次,从加入固化液 时起,到轻针落入样品膏体的深度不超过1_为初凝时间,终凝时间的标准是重针落到试 样上无明显痕迹,每组数据由3个平行实验得到。
[0074] 结果如图1所示,由图可以看出,制备的12种骨水泥中,除了样品4,其他骨水泥 的初凝时间均在7-10min,终凝时间均在23-29min,符合骨修复的临床要求;当骨水泥的原 料用纳米级柠檬酸钙时,与市购医药级柠檬酸钙相比,骨水泥的初凝时间由31min降到了 7. 5min,这可能是因为柠檬酸钙颗粒变小后其溶解加快,导致骨水泥膏体pH值升高,而HA 的溶解度在碱性环境下随膏体的pH值升高而减小,从而促进Ca2+在碱性环境中与固化液中 的P〇43_反应生成羟基磷灰石,水化速率加快,表现出凝结时间的显著缩短。
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