抗溃散可注射中性骨水泥及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种抗溃散可注射中性骨水泥及其制备方法，配制浓度为3-55%的柠檬酸溶液；在柠檬酸溶液的基础上配制浓度为0.01-2%的羧甲基纤维素钠改性的固化液；若固化液长期不用，将其保存于4℃环境，使用前预溶；将骨水泥粉末与固化液按液固比进行调和，即可得到抗溃散可注射中性骨水泥。通过调控骨水泥粉末的制备工艺及固化液的配方组成，克服了此类体系常见的易溃散、可注射性不理想、骨水泥酸性较强的不足，扩大了相关体系的应用范围。本发明提供的制备方法简单、易行、效果好、适于在不同骨水泥体系中推广使用，可大规模应用。
【专利说明】抗溃散可注射中性骨水泥及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物医用材料【技术领域】的方法，具体是一种抗溃散、可注射中性骨水泥及其制备方法。
【背景技术】
[0002]磷酸钙骨水泥(CPC)因其具有良好的生物相容性、骨传导性、可降解性及可塑性等优点，被广泛用于新型骨修复材料，受到了国内外众多学者的广泛关注[韩冰等，化工进展，2006]。
[0003]骨水泥一般由粉末与固化液两部分组成。常见的固化液中通常含有磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、柠檬酸等成分。为了提高骨水泥强度往往会添加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，羧甲基纤维素钠由于来源广泛、对骨水泥改性效果显著受到越来越多的重视，羧甲基纤维素钠改性的骨水泥有工业化生产的潜力。
[0004]骨水泥用于骨修复时，良好的抗溃散性及可注射性是骨水泥应用的基本条件[陶艳，李东旭，李延报，材料导报A:综述篇，2011]。常见的固化液用于固化骨水泥时往往存在抗溃散性差、力学强度不理想等不足。另外，含柠檬酸的固化液还存在骨水泥呈强酸性的缺点，严重限制了其进一步应用。
[0005]本发明针对以上背景与不足，提供一种抗溃散、可注射中性骨水泥及其制备方法，通过调控骨水泥粉末配方及固化液成分，制备了一种抗溃散、可注射中性骨水泥。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术的不足，提供一种抗溃散、可注射中性骨水泥及其制备方法。本发明的目的通过以下技术方案来`实现:将一定比例的磷酸氢钙与碳酸钙粉末充分混合；然后采用固相反应的方法，通过恰当地控制反应条件制备出骨水泥粉末主体成分。在此基础上往粉末中添加一定量的羟基磷灰石以及硅酸盐充分混合均匀制备出骨水泥粉末。将柠檬酸和羧甲基纤维素钠按一定比例溶于水制备出骨水泥固化液。将骨水泥粉末与固化液按一定液固比进行调和，即可得到固化时间合理、抗溃散、可注射中性骨水泥。
[0007]一种抗溃散可注射中性骨水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
(O配制浓度为3-55%的柠檬酸溶液；
(2)在柠檬酸溶液的基础上配制浓度为0.01-2%的羧甲基纤维素钠改性的固化液；
(3)若固化液长期不用，将其保存于4°C环境，使用前预溶；
(4)将骨水泥粉末与固化液按液固比进行调和，即可得到抗溃散可注射中性骨水泥。
[0008]步骤(1)所述的柠檬酸溶液的溶剂可为水溶液，或酸性溶液。
[0009]所述的酸性溶液为0.01-0.3 M盐酸溶液、0.01-0.3 M硫酸溶液、0.01-0.5 M磷酸溶液、0.01-0.6 M乙酸溶液、0.01-0.2 M硝酸溶液、0.01-0.5 M抗坏血酸溶液、0.01-0.5 M乳酸溶液中的一种或其组合。[0010]步骤(1)所述的柠檬酸溶液的配制方式为室温溶解或超声助溶，还可以辅以机械搅拌或磁力搅拌。
[0011]步骤(2)所述的羧甲基纤维素钠改性的固化液的配制方式为室温溶解，或超声助溶，还可以辅以机械搅拌或磁力搅拌。
[0012]步骤(3)所述预溶方式为在37°C以下加热增加羧甲基纤维素钠改性的固化液的流动性。
[0013]步骤(4)所述的液固比为每I克骨水泥粉末中加入0.30-0.70毫升的固化液。
[0014]根据上述任 意一项所述方法制备得到的抗溃散可注射中性骨水泥；其在水中pH值为5-9，溃散系数不大于1%，注射能力系数不小于35%。
[0015]本发明针对现有技术的不足，通过调控骨水泥粉末的制备工艺及固化液的配方组成，克服了此类体系常见的抗溃散性、可注射性不理想、骨水泥酸性较强等不足，扩大了相关体系的应用范围。本发明提供的制备方法简单、易行、效果好、适于在不同骨水泥体系中推广使用，可大规模应用。
[0016]注射能力系数测试方法为:将调和的不少于3 mL的骨水泥置入一次性注射器中，以恒定速率推动，至最大推进力为100 N停止，将推出的骨水泥重量占骨水泥总重量的百分比作为注射能力系数。
[0017]溃散系数的测试方法为:将固化后骨水泥在水中浸泡10天后质量减少百分比作为溃散系数。
[0018]含骨水泥水溶液的pH值测试方法为:将l.0g固化24小时后的骨水泥放在20 mL超纯水中，然后用PH计测定其在不同浸泡时间的pH值。
【具体实施方式】
[0019]以下实施例以发明技术方案为前提进行实施，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。
[0020]实施例1:
称取86 g 二水合磷酸氢|丐和25 g碳酸|丐，将其加入到165 mL水中球磨混合均匀。然后将水减压蒸馏，在80°C真空干燥箱中干燥得到混合粉体。将粉体在900°C炉中段烧15小时后采用湿法球磨得到骨水泥粉末主体成分。将96 g骨水泥粉末主体成分与4 g羟基磷灰石混合均匀得到骨水泥粉末。
[0021]实施例2:
称取86 g 二水合磷酸氢|丐和25 g碳酸|丐，将其加入到165 mL水中球磨混合均匀。然后将水减压蒸馏，在80度真空干燥箱中干燥得到混合粉体。将粉体在900°C炉中段烧15小时后采用湿法球磨得到骨水泥粉末主体成分。将91 g骨水泥粉末主体成分与4 g羟基磷灰石和5 g硅酸钠混合均匀得到骨水泥粉末。
[0022]实施例3:
称取1.0 g羧甲基纤维素钠加入到99 mL 20%柠檬酸水溶液中溶解，得到羧甲基纤维素钠改性的固化液。将实施例1中的骨水泥粉末与固化液按0.5 mL/g的液固比进行调和，参照标准ASTM C191测定初凝时间为8 min。将固化后的骨水泥块放入水中30天后无明显溃散现象，溶液也一直呈中性。固化后骨水泥在水中放置30天后仍然保持原来形状，溃散系数为0.8%。用注射器将骨水泥在水中挤出时，骨水泥未在水中解体。其注射能力系数为50%。
[0023] 实施例4:
称取1.0 g羧甲基纤维素钠加入到99 mL 20%柠檬酸水溶液中溶解，得到羧甲基纤维素钠改性的固化液。将实施例2中的骨水泥固化液与粉末按0.5 mL/g的液固比进行调和，参照标准ASTM C191测定初凝时间为10 min。将固化后的骨水泥块放入水中30天后无明显溃散现象， 水中溶液一直呈中性，溃散系数为0.9%。
【权利要求】
1.一种抗溃散可注射中性骨水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (O配制浓度为3-55%的柠檬酸溶液； (2)在柠檬酸溶液的基础上配制浓度为0.01-2%的羧甲基纤维素钠改性的固化液； (3)若固化液长期不用，将其保存于4°C环境，使用前预溶； (4)将骨水泥粉末与固化液按液固比进行调和，即可得到抗溃散可注射中性骨水泥。
2.根据权利要求1所述抗溃散可注射中性骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的柠檬酸溶液的溶剂可为水溶液，或酸性溶液。
3.根据权利要求 2所述抗溃散可注射中性骨水泥的制备方法，其特征在于，所述的酸性溶液为0.01-0.3 M盐酸溶液、0.01-0.3 M硫酸溶液、0.01-0.5 M磷酸溶液、0.01-0.6 M乙酸溶液、0.01-0.2 M硝酸溶液、0.01-0.5 M抗坏血酸溶液、0.01-0.5 M乳酸溶液中的一种或其组合。
4.根据权利要求1所述抗溃散可注射中性骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的柠檬酸溶液的配制方式为室温溶解或超声助溶，还可以辅以机械搅拌或磁力搅拌。
5.根据权利要求1所述抗溃散可注射中性骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的羧甲基纤维素钠改性的固化液的配制方式为室温溶解，或超声助溶，还可以辅以机械搅拌或磁力搅拌。
6.根据权利要求1所述抗溃散可注射中性骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述预溶方式为在37°C以下加热增加羧甲基纤维素钠改性的固化液的流动性。
7.根据权利要求1所述抗溃散可注射中性骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的液固比为每I克骨水泥粉末中加入0.30-0.70毫升的固化液。
8.根据权利要求1-7任意一项所述方法制备得到的抗溃散可注射中性骨水泥；其在水中pH值为5-9，溃散系数不大于1%，注射能力系数不小于35%。
【文档编号】A61L31/02GK103690990SQ201310641545
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】刘涛, 杨迪诚, 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