专利名称：环缩醛在制备非降解骨科修复或整形美容用可见光固化材料中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及环縮醛作为光助引发剂在制备非降解骨科修复或整形美容用可见光固化材 料中的应用。属生物高分子材料领域。
技术背景传统的骨科材料包括自体骨、异体骨和非降解性材料(如金属、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)……)。自体骨科材料虽然最为理想，但是由于其来源有限、移植时的手术创伤及 可能的并发症，限制了其在该领域的应用；异体骨科材料则存在排斥性及潜在的疾病传染危 险；金属是目前中国普遍使用的骨科材料，但是为了患处完全康复及减少康复过程中的应力 屏蔽，此材料需二次手术取出，增加了患者的痛苦。因此，为了改善以上材料所存在的不足，"骨组织工程"的概念应运而生。在组织工程技术中，细胞经过吸附(在支架材料上)、增 殖和分化、组织沉积和组织成熟完成对损伤的修复。整个过程需要持续几周时间。为了减少 患者手术的痛苦，对小规模的骨损伤，可以采取局部注射的方法，将未固化的骨科材料(如 高分子单体……)注射入患处，而后使之聚合成型。目前，最普遍的可注射性骨科材料是聚 甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，但是它一直无法回避这样一种事实，那就是它的非降解性以及它 加工温度高会引起周围组织的坏疽。因此，不需加热即可聚合的方法具有重要的意义。光固 化提供了这样一种方法，在光固化过程中，由于不用加热就使体系聚合，因而避免了引起周 围组织的坏疽。人体骨是一种由两部分专门的组织所组成的器官，这两部分组织是维管组织和钙化组 织。而钙化组织，则是生物医用高分子研究的内容，它由细胞、可溶性因子、有机(柔性) 成分、无机(刚性)成分组成。有机(柔性)成分包括23%的胶原以及2%非胶原蛋白质，而 无机(刚性)成分则主要由65%的矿物质也就是羟基磷灰石晶体组成。如果能尽可能地模仿 出钙化组织，制造出理想的支架材料，那么对骨科材料发展是具有相当大的实际意义的。1963年，R丄.Bowen博士首次提出可见光固化充填复合材料，就材料本身而言，它是 由可聚合单体和齐聚物(甲基丙烯酸酯类)，无机填料,可见光引发剂及助引发剂，及其它添加 剂组成。此种可见光固化充填复合材料的基本组成也可用于非承重骨科修复用可见光固化整 形美容材料。可见光固化充填复合材料中有机材料的选择十分重要，因为材料的性能在很大程度上是由有机材料体系来决定的，例如聚合反应活性、体系稳定性、材料的毒性、硬度、强度、柔 顺度、模量、玻璃化温度、颜色等。目前商业用可见光固化充填复合材料体系中通常用三级 胺做光引发助剂，是其中必不可少的一种组分，但众所周知，胺对人体是有一定毒害的，尤 其是对人体的肝脏。 发明内容本发明所要解决的问题是提供环縮醛作为光助引发剂在制备非降解骨科修复/整形美容 用可见光固化材料中的应用，环縮醛作为助引发剂取代传统的三级胺助引发剂，以降低非降 解骨科修复/整形美容用可见光固化材料的生物毒性低。本发明提供的技术方案是环縮醛作为光助引发剂在制备非降解骨科修复或整形美容用 可见光固化材料中的应用。所述非降解骨科修复/整形美容用可见光固化材料含有樟脑醌光敏剂、环缩醛助引发剂、 羟基磷灰石、可聚合树脂和单体。所述环縮醛具有下述结构<formula>formula see original document page 4</formula>式中R 、 R卜R2、 R3、 R4选自H、羟基、甲基、乙基、酯基、垸氧基、乙烯基、苯基、苄 基、对甲氧基苯基、对氧基苄基；n=0、 l或2。所述羟基磷灰石采用共沉淀法由氯化钙，磷酸二氢钠，氢氧化钠来制备，包括下列各步骤(1) 将氯化钙，磷酸二氢钠溶解在水中，使钙离子的量和磷酸根离子的量的摩尔比为 Ca:P:l-2:l;(2) 将上述第(1)步的溶液调pH值至6-8，再继续搅拌36-72小时后过滤、干燥得到羟 基磷灰石。所述羟基磷灰石的质量含量在30-80%之间。光敏剂樟脑醌的质量含量在0.5-5%之间。环缩醛助引发剂的质量含量在0. 5-5%之间。上述可聚合树脂和单体的总质量含量在18-60%之间，可聚合树脂和单体的质量比为1-19 之间。
具体实施方式
合成实施例h将43.7g氯化钙，28.3 g磷酸二氢钠加到水中制备成溶液，并置于500mL的三口烧瓶 中，常温下搅拌，力Blmol/L的氢氧化钠水溶液，至p^8,然后继续搅拌48小时，过滤得到 的固体在120度下烘干即得产物羟基磷灰石。 合成实施例2:将4.4g氯化钙，2.8g磷酸二氢钠加到水中制备成溶液，并置于100mL的三口烧瓶中， 常温下搅拌，加0. 5 raol/L的氢氧化钠水溶液，至pH=8，然后继续搅拌36小时，过滤得到的 固体在120度下烘干即得产物羟基磷灰石。 合成实施例3:将21.8g氯化f丐，14.2 g磷酸二氢钠加到水中制备成溶液，并置于250mL的三口烧瓶 中，常温下搅拌，加lmol/L的氢氧化钠水溶液，至p^8，然后继续搅拌72小时，过滤得到 的固体在120度下烘干即得产物羟基磷灰石。 合成实施例4:将87.4g氯化钙，56.6 g磷酸二氢钠加到水中制备成溶液，并置于1000 mL的三口烧 瓶中，常温下搅拌，加lraol/L的氢氧化钠水溶液，至pH-8,然后继续搅拌50小时，过滤得 到的固体在120度下烘干即得产物羟基磷灰石。 合成实施例5:将29.1g氯化钙，18.9 g磷酸二氢钠加到水中制备成溶液，并置于500mL的三口烧瓶 中，常温下搅拌，加0.5mol/L的氢氧化钠水溶液，至pH-8，然后继续搅拌60小时，过滤得 到的固体在120度下烘干即得产物羟基磷灰石。 合成实施例6:将8.7g氯化钙，5.7g磷酸二氢钠加到水中制备成溶液，并置于500mL的三口烧瓶中， 常温下搅拌，加lmol/L的氢氧化钠水溶液，至pH=8,然后继续搅拌48小时，过滤得到的固 体在120度下烘干即得产物羟基磷灰石。将引发剂，助引发剂溶解在甲基丙烯酸酯单体中，再与甲基丙烯酸酯树脂混合均匀，然 后将合成的羟基磷灰石固体加入并用三辊机研磨。 实例1:溶解5.0 g光引发剂樟脑醌(CQ)于30.0 g三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)中， 与30.0 g乙氧化双酚A环氧縮水甘油甲基丙烯酸酯(EO-BISGMA) (Mn =1700)混合制备 EO-BISGMA/TEGDMA配比为50wt%: 50wt%，充分搅拌使体系混合均匀，得到有机树脂体系I， 置于暗室中备用。称取5.0g甘油縮甲醛，然后向其中加入有机树脂体系I，混合均匀。然后向该体系中 加入合成实施例1所制备羟基磷灰石30.0 g，充分搅拌使其混合均匀。暗室中，将该复合 材料体系静置12小时后再注入8 (diameter) Xlmm(thickness)的聚四氟乙烯模板中， 上下两面用玻璃载物片夹紧后，静置至无气泡时待测试。室温下，空气氛围中，将待测试的 样品用可见光灯照射150秒，得到乳白色固化膜，用红外仪在近红外条件下跟踪监测，计算 最终双键转化率为82. 5%。实例2:溶解4. 0g CQ于20. 8g TEGDMA中，与31. 2g双酚A环氧縮水甘油甲基丙烯酸酯(BISGMA) 混合制备BISGMA/TEGDMA配比为60wt%: 40wt%，充分搅拌使体系混合均匀，得到有机树脂 体系II，置于暗室中备用。称取4.0g 2-甲基-1,3-二氧戊环，然后向其中加入有机树脂体系II，混合均匀。然后 向该体系中加入合成实施例2所制备羟基磷灰石40.0g，充分搅拌使其混合均匀。暗室中， 将该复合材料体系静置12小时后再注入8 (diameter) Xlmm(thickness)的聚四氟乙烯 模板中，上下两面用玻璃载物片夹紧后，静置至无气泡时待测试。室温下，空气氛围中，将 待测试的样品用可见光灯照射3分钟，得到乳白色固化膜，用红外仪在近红外条件下跟踪监 测，计算最终双键转化率为71.8%。实例3:溶解3. Og CQ于8. 8g的TEGDMA中，与35. 2g氨基甲酸酯双甲基丙烯酸酯(UDMA)混 合制备UDMA/TEGDMA配比为80wt%: 20wt%，充分搅拌使体系混合均匀得到有机树脂体系III， 置于暗室中备用。称取3.0g的2-苯基-5， 5-二甲基-l， 3-二氧六环化合物，然后向其中加入有机树脂体 系ni，充分搅拌使体系混合均匀。然后向该体系中加入合成实施例3所制备羟基磷灰石50.0 克，充分搅拌使其混合均匀。暗室中，将该复合材料体系静置12小时后再注入8mm(diameter) Xlmm(thickness)的聚四氟乙烯模板中，上下两面用玻璃载物片夹紧后，静置至无气泡时 待测试。室温下，空气氛围中，将待测试的样品用可见光灯照射3分钟，得到乳白色固化膜， 用红外仪在近红外条件下跟踪监测，计算最终双键转化率为84. 4%。实例4:溶解2.0g CQ于3.6g的1.6-己二醇双甲基丙烯酸酯(HDDMA)中，与32. 4g BISGMA混 合制备BISGMA/HDDMA配比为90wt%: 10wt%，充分搅拌使体系混合均匀得到有机树脂体系IV， 置于暗室中备用。称取2.0g的3， 9-二乙烯基-2， 4， 8， 10-四氧螺[5, 5!H^—垸化合物于，然后向其中 加入有机树脂体系IV，充分搅拌使体系混合均匀。然后向该混合物中加入合成实施例4所 制备羟基磷灰石60.0克，充分搅拌使其混合均匀。暗室中，将该复合材料体系静置12小时 后再注入8mm (diameter) Xl咖(thickness)的聚四氟乙烯模板中，上下两面用玻璃载物片 夹紧后，静置至无气泡时待测试。室温下，空气氛围中，将待测试的样品用可见光灯照射四 分钟s，得到乳白色固化膜，用红外仪在近红外条件下跟踪监测，计算最终双键转化率为 63. 6%。实例5:溶解1. Og CQ于1. 4g的1. 3-丁二醇双甲基丙烯酸酯(BDDMA)中，与26. 6g UDMA混合 制备UDMA/BDDMA配比为95wt免5wt%，充分搅拌使体系混合均匀得到有机树脂体系V,置于 暗室中备用。称取1.0g3， 9-二丙基-2， 4， 8， 10-四氧螺[5， 5]i^—烷化合物，然后向其中加入有 机树脂体系V，充分搅拌使体系混合均匀。然后向该体系中加入合成实施例5所制备羟基磷 灰石70.0g，充分搅拌使其混合均匀。暗室中，将该复合材料体系静置12小时后再注入8mm (diameter) Xl國(thickness)的聚四氟乙烯模板中，上下两面用玻璃载物片夹紧后，静置 至无气泡时待测试。室温下，空气氛围中，将待测试的样品用可见光灯照射四分钟，得到乳 白色固化膜，用红外仪在近红外条件下跟踪监测，计算最终双键转化率为60. 8%。实例6:溶解0. 5g CQ于6. Og的1. 6-己二醇双甲基丙烯酸酯(HDDMA)中，与14. Og BISGMA混 合制备BISGMA/HDDMA配比为70wt%: 30wt%，充分搅拌使体系混合均得到有机树脂体系VI 匀，置于暗室中备用。称取0.5g 9-苄基-2， 4， 8， 10-四氧螺5， 5]i^—烷-3-酮，然后向其中加入有机树脂 体系VI，充分搅拌使体系混合均匀。然后向该体系中加入合成实施例6所制备羟基磷灰石 79.0g，充分搅拌使其混合均匀。暗室中，将该复合材料体系静置12小时后再注入8mm (diameter) Xlmm(thickness)的聚四氟乙烯模板中，上下两面用玻璃载物片夹紧后，静置 至无气泡时待测试。室温下，空气氛围中，将待测试的样品用可见光灯照射180s，得到乳 白色固化膜，用红外仪在近红外条件下跟踪监测，计算最终双键转化率为59. 8%。
权利要求
1.环缩醛作为光助引发剂在制备非降解骨科修复或整形美容用可见光固化材料中的应用。
2. 根据权利要求1所述的用途，其特征在于所述非降解骨科修复/整形美容用可见光固化 材料含有樟脑醌光敏剂、环縮酵助引发剂、羟基磷灰石、可聚合树脂和单体。
3. 根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于所述环縮醛具有下述结构式中R 、 R卜R2、 R3、 R4选自H、羟基、甲基、乙基、酯基、烷氧基、乙烯基、苯基、苄 基、对甲氧基苯基、对氧基苄基；n=0、 l或2。
4. 根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于羟基磷灰石采用共沉淀法由氯化钙，磷 酸二氢钠，氢氧化钠来制备，包括下列各步骤(1) 将氯化钙，磷酸二氢钠溶解在水中，使钙离子的量和磷酸根离子的量的摩尔比为 Ca:P=l-2:1;(2) 将上述第(1)步的溶液调pH值至6-8，再继续搅拌36-72小时后过滤、干燥得到羟 基磷灰石。
5. 根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于羟基磷灰石的质量含量在30-80%之间。
6. 根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于光敏剂樟脑醌的质量含量在0. 5-5%之间。
7. 根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于可聚合树脂为甲基丙烯酸酯类树脂、单 体为甲基丙烯酸酯类单体。
8. 根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于环縮醛助引发剂的质量含量在0.5-5%之 间。
9. 根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于:可聚合树脂和单体的总质量含量在18-60% 之间，可聚合树脂和单体的质量比为1-19之间。
全文摘要
本发明涉及非降解骨科修复/整形美容用可见光固化材料的制备与应用。本发明采用具有良好生物相容性的樟脑醌(CQ)为光引发剂，用生物安全性高的环缩醛化合物取代现有技术中的三级胺作为光引发剂助剂，以降低材料生物毒性，提高材料的生物相容性；以高生物相容性的羟基磷灰石作为无机填料来增强光固化材料的强度。
文档编号A61L27/16GK101219237SQ20071016866
公开日2008年7月16日 申请日期2007年12月7日 优先权日2007年12月7日
发明者静 张, 俊 聂, 浦 肖 申请人:武汉大学