一种骨水泥微球的制备方法与流程

本发明属于无机生物材料制备技术领域，具体涉及一种骨水泥微球的制备方法。

背景技术：

骨是人体的支架，担负着承重、造血和肢体运动等重要功能。然而，随着人口老龄化的加剧、交通事故的发生、骨肿瘤的出现以及先天性疾病导致了严重的骨缺损问题，因此，开发新型的骨修复材料对于修复骨缺损意义重大。

无机类骨水泥是一类常见的骨修复材料，这类材料具有遇水或其他水溶性固化剂便可自固化成块体材料来修复缺损的骨组织。将骨水泥加工成微球具有诸多优点，它能以密堆积的方式填充于骨缺损部位，特别是对一些不规则的、难填充的骨缺损非常有效；微球之间的空隙有利于新生组织和新生血管的长入，进而能加速新骨组织的形成；另外，骨水泥微球经自固化过程成型后在水中具有优异的抗崩解性，因而可以充分发挥其填充及力学支撑作用。叶建东等采用通过反相乳液法制备磷酸钙骨水泥微球(《一种自固化磷酸钙微球及其制备方法与应用》，申请号201010188511.2)，具体方法是将明胶/多糖胶固化液与磷酸钙骨水泥调配成浆料，再将浆料于大豆油中搅拌形成乳液，并采用丙酮和乙醇清洗的方式除去大豆油，并获得湿磷酸钙微球；随后在恒温恒湿箱中养护水化 2-7天，最终得到磷酸钙骨水泥微球。这种制备方法非常复杂、制备周期长，另外还引入了大豆油、丙酮、乙醇等有毒有害的化学物质；骨水泥种类众多，除了磷酸钙骨水泥，还有硫酸钙骨水泥、钙硅基骨水泥、磷酸镁骨水泥等，这些骨水泥都在骨修复方法具有潜在的应用价值，然而这种制备方法仅适用于制备磷酸钙骨水泥，这种方法的普适性较低，适用面较窄。正是上述这些缺点，限制了这种方法在生物医用领域的应用。

技术实现要素：

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种骨水泥微球制备的方法，克服传统的制备方法复杂、使用有毒有害有机溶剂以及普适性差等不足，具有原料利用率高，简便易操作和所制备的微球流动性好的特点。

为实现上述目的，本发明才有的技术方案是：一种骨水泥微球制备的方法，包括以下步骤：

1）采用溶剂配置含氟聚合物溶液，再利用电喷雾将低表面能高分子含氟聚合物沉积于金属导电板表面形成超疏水涂层；

2）将骨水泥与去离子水或固化液充分混匀，配置骨水泥浆料；

3）利用移液枪定量移取的骨水泥浆料，并滴于超疏水基底，室温下静置，待骨水泥完全自固化后，获得骨水泥微球；通过移取不同体积的骨水泥浆料可以实现制备不同尺寸的骨水泥微球。

步骤1）所述的含氟聚合物溶液的浓度为0.010～0.100g/mL，溶剂采用无水乙醇、N,N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃。

所述的溶剂为无水乙醇。

步骤1）所述的电喷雾采用静电喷雾，其相关参数为：流速为0.8～1.5mL/h，电压为6.00～16.00 kV，收集距离为4～8cm，收集时间为10～60min。

步骤1）所述的金属导电板作为接收器，采用铜板、铁板、铝板或不锈钢板。

步骤2）所述的骨水泥采用半水硫酸钙、磷酸镁骨水泥、钙磷基骨水泥或钙硅基骨水泥，优选的骨水泥为半水硫酸钙。

步骤2）所述的固化液为十水硼酸钠溶液或磷酸钠溶液。

步骤2）所述骨水泥浆料的液固比为0.1～3mL/g。

步骤3）所述移取骨水泥浆料的体积为1～100μL。

步骤3）所述骨水泥浆料的室温下固化时间为5～60min。

本发明的有益效果是：

本发明与现有技术相比优点在于：1) 利用超疏水表面对水以及含水固化液强烈排斥作用，再结合骨水泥自固化特性，使骨水泥浆料在超疏水表面固化成近似球形的微球，可有效提高原料利用率；2) 制备条件温和，操作简单，简便易行，重复性好，普适性强；3) 所得微球形貌规则，大小均一，尺寸可控，流动性好，可以更好的填充骨缺损部位。

附图说明

图1为本发明硫酸钙微球的制备流程示意图。

图2为本发明静电喷雾所得超疏水涂层表面的扫描电镜照片与接触角照片。

图3为本发明实施例1硫酸钙微球的数码照片图。

图4为本发明实施例1纯半水硫酸钙粉体与硫酸钙微球X射线衍射图谱。a: 纯半水硫酸钙粉体，b：硫酸钙微球。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。所述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

一种骨水泥微球制备方法，包括以下步骤：

1）将含氟聚合物溶于无水乙醇，配置浓度为0.044g/mL的溶液，室温下搅拌4h，待聚合物完全溶解后，停止搅拌，静止15min后注入玻璃注射器中待用；将玻璃注射器固定在注射泵上，针头连接高压源的正极；将铝板作为接收器，并连接负极；开始进行静电喷雾，得到超疏水涂层；静电喷雾过 程中的参数如下：流速为1.0mL/h，电压为10.00kV，收集距离为5cm，收集时间为30min；

2）称量0.3g半水硫酸钙粉体置于聚全氟乙丙烯烧杯底部，再加入0.45mL的去离子水，立即搅拌混合均匀，形成均一浆料，配置成液固比为1.5mL/g的半水硫酸钙浆料；

3）使用移液枪移取10μL的浆料滴于步骤 1）所制备的超疏水涂层上，由于超疏水表面对半水硫酸钙浆料的强烈排斥作用，从而形成近似球形的微球；继而因半水硫酸钙的自固化特性，30min后可得到固化成型的硫酸钙微球，收集，室温下保存。制备得到的硫酸钙微球经过X射线粉末衍射可知，硫酸钙微球中包含的成分有无水硫酸钙、半水硫酸钙与二水硫酸钙。

图1为硫酸钙微球的制备过程示意图，从图中可清楚直观的了解制备过程。

图2为静电喷雾所得超疏水涂层表面的扫描电镜照片与接触角照片，可以看出所制备涂层具有超疏水性能。

图3为硫酸钙微球的数码照片，从图中可以看出所制备的硫酸钙微球大小均一，近似球形。

图4为纯半水硫酸钙粉体与硫酸钙微球的X射线粉末衍射图谱，从图中可以看出，硫酸钙微球中包含有无水硫酸钙、半水硫酸钙和二水硫酸钙。

实施例2

一种骨水泥微球制备方法，包括以下步骤：

1）将含氟聚合物溶于无水乙醇，配置浓度为0.015g/mL的溶液，室温下搅拌4h；待聚合物完全溶解后，停止搅拌，静止15min, 将溶液注入玻璃注射器中待用；将玻璃注射器固定在注射泵上，针头连接高压源的正极；将铁板作为接收器，并连接负极；开始进行静电喷雾，得到超疏水涂层；静电喷雾过程中的参数如下：流速为0.8mL/h，电压为6.00kV, 收集距离为4cm, 收集时间为60min；

2）称量0.3g半水硫酸钙粉体置于聚全氟乙丙烯烧杯底部，再加入0.15mL的去离子水，立即搅拌混合均匀，形成均一浆料，配置成液固比为0.5mL/g的半水硫酸钙浆料；

3）使用移液枪移取5μL的浆料滴于步骤1）所制备的超疏水涂层上，继而因半水硫酸钙的自固化特性，15 min后可得到固化成近似球形的硫酸钙微球，收集，室温下保存。

实施例3

一种骨水泥微球制备方法，包括以下步骤：

1）将含氟聚合物溶于无水乙醇，配置浓度为0.09g/mL的溶液，室温下搅拌4h；待聚合物完全溶解后，停止搅拌，静止15min，将溶液注入玻璃注射器中待用；将玻璃注射器固定在注射泵上，针头连接高压源的正极；将铜板作为接收器，并连接负极，进行静电喷雾，得到超疏水涂层；静电喷雾过程中的参数如下：流速为1.5mL/h, 电压为16.00kV, 收集距离为8cm, 收集时间为10min；

2）称量0.3g半水硫酸钙粉体置于聚全氟乙丙烯烧杯底部，再加入0.9mL的去离子水，立即搅拌混合均匀，形成均一浆料，配置成液固比为3mL/g的半水硫酸钙浆料；

3）使用移液枪移取90μL的浆料滴于步骤 1）所制备的超疏水涂层上，继而因半水硫酸钙的自固化特性，60min后可得到固化成型的硫酸钙微球，收集，室温下保存。

实施例4

一种骨水泥微球制备方法，包括以下步骤：

1）将含氟聚合物溶于N,N-二甲基甲酰胺中，配置浓度为0.04 g/mL的溶液，室温下搅拌4h；待聚合物完全溶解后，停止搅拌，静止15 min,将溶液注入玻璃注射器中待用；将玻璃注射器固定在注射泵上，针头连接高压源的正极；将不锈钢板作为接收器，并连接负极；开始进行静电喷雾，得到超疏水涂层；静电喷雾过程中的参数如下：流速为1.0mL/h, 电压为10.00kV，收集距离为5 cm, 收集时间为30min；

2）称量0.5g磷酸镁骨水泥置于聚全氟乙丙烯烧杯底部，再加入0.075mL的十水硼酸钠溶液，立即搅拌混合均匀，形成均一浆料，配置成液固比为 0.15mL/g的磷酸镁骨水泥浆料；

3）使用移液枪移取10μL的浆料滴于步骤1）所制备的超疏水涂层上，继而因磷酸镁骨水泥的自固化特性，8min后可得到固化成近似球形的磷酸镁骨水泥微球，收集，室温下保存。

实施例5

一种骨水泥微球制备方法，包括以下步骤：

1）将含氟聚合物溶于四氢呋喃中，配置浓度为0.04g/mL的溶液，室温下搅拌4h；待聚合物完全溶解后，停止搅拌，静止15min, 将溶液注入玻璃注射器中待用；将玻璃注射器固定在注射泵上，针头连接高压源的正极；将铝板作为接收器，并连接负极；开始就行静电喷雾，得到超疏水涂层；静电喷雾过程中的参数如下：流速为1.0mL/h, 电压为10.00kV，收集距离为5cm, 收集时间为30min；

2）称量0.5g钙磷基骨水泥置于聚全氟乙丙烯烧杯底部，再加入0.2mL的磷酸钠溶液，立即搅拌混合均匀，形成均一浆料，配置成液固比为0.4mL/g的钙磷基骨水泥浆料；

3）使用移液枪移取10μL的浆料滴于步骤 1）所制备的超疏水涂层上，继而因钙磷基骨水泥的自固化特性，25min后可得到固化成近似球形的钙磷基骨水泥微球，收集，室温下保存。

实施例6

一种骨水泥微球制备方法，包括以下步骤：

1）将含氟聚合物溶于无水乙醇，配置浓度为0.04g/mL的溶液，室温下搅拌4h；待聚合物完全溶解后，停止搅拌，静止15min, 将溶液注入玻璃注射器中待用；将玻璃注射器固定在注射泵上，针头连接高压源的正极；将铝板作为接收器，并连接负极。开始进行静电喷雾，得到超疏水涂层；静电喷雾过程中的参数如下：流速为1.0mL/h, 电压为10.00kV，收集距离为5cm, 收集时间为30min；

2）称量0.3g钙硅基骨水泥置于聚全氟乙丙烯烧杯底部，再加入0.3mL的去离子水，立即搅拌混合均匀，形成均一浆料，配置成液固比为1.0mL/g的钙硅基骨水泥浆料；

3）使用移液枪移取10μL的浆料滴于步骤 1）所制备的超疏水涂层上，继而因钙硅基骨水泥的自固化特性，60min后可得到固化成近似球形的钙硅基骨水泥微球，收集，室温下保存。