一种骨水泥材料及其制备方法

本申请属于生物医用材料领域，特别地涉及一种骨水泥材料及其制备方法。

背景技术：

1、骨质疏松等疾病或者意外伤害等都可能导致人体骨结构的损伤。虽然，人体的骨骼结构本身具备一定的修复能力，在损伤较小时可以自行愈合，但当存在较大损伤时，则需要骨体移植。目前，全球约有数百万骨损伤患者需要骨移植等手术治疗。骨移植可以通过自体移植和异体移植实现。但自体移植存在供体有限，不能良好满足损伤处的需求的问题，而异体移植又存在排异反应等风险。于是，人工骨修复材料成为了医用生物材料领域的研究重点。其中，骨水泥作为一种骨修复材料具有原位固化、操作简单，可以通过注射直接填充到骨缺损部位等优点，具有良好的应用前景。

2、骨水泥系可注射仿生骨材料。目前，常见的骨水泥有聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(pmma)、磷酸钙骨水泥(cpc)等。聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的固相主要是pmma共聚物粉末，液相是甲基丙烯酸甲酯单体，通过聚合反应生成固体，其可以具有良好的可注射性，力学强度高。目前，经皮椎体成型术治疗骨质疏松性椎体压缩骨折时，使用的医用骨水泥一般是不可降解的聚甲基丙烯酸甲酯材料。pmma骨水泥属于生物惰性材料，不能与宿主骨组织形成有机的化学界面结合，另外凝固聚合过程中产生热量、单体的细胞毒性作用、可操作时间有限等不足也限制了其临床应用。

3、磷酸钙骨水泥(cpc)作为聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的替换产品，自1980年代以来，被广泛应用于骨科的治疗和矫正。磷酸钙骨水泥是生物活性无机材料，其主要成分是不同的磷酸钙盐。在生理条件下，具有自固化特性等。其具有良好的可注射性，可任意塑性，等温原位固化等特性，但是，现有的磷酸钙骨水泥也存在局限，其承重差，强度低，脆性大，在体内固化过程中，容易溃散。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种骨水泥，所述骨水泥基体相、增强相、足以实现显影的量的显影剂与固化液。

2、本申请提供了一种骨水泥的制备方法，所述制备方法包括：将基体相、增强相、足以实现显影的量的显影剂与固化液混合形成骨水泥浆体。

3、本申请提供了一种用于制备骨水泥的试剂盒，包括基体相、增强相和足以实现显影的量的显影剂。在一个实施方式中，所述试剂盒还包括液相部分。在一个实施方式中，所述液相部分包括固化液，所述固化液至少能够与所述基体相中的磷酸钙盐反应形成羟基磷灰石。

4、在一个实施方式中，所述基体相包括磷酸钙盐；在一个实施方式中，所述基体相包括选自磷酸三钙、二水合磷酸氢钙(dcdp)、无水磷酸氢钙、磷酸四钙、磷酸八钙、磷酸二氢钙、羟基磷灰石、氟磷灰石中的一者或多者。在一个实施方式中，所述基体相包括磷酸三钙和二水合磷酸氢钙二者(dcdp)混合物。

5、在一个实施方式中，所述固化液至少能够与所述基体相中的磷酸钙盐反应形成羟基磷灰石。在一个实施方式中，所述固化液包括选自磷酸氢二钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸氢钾、磷酸氢二钾、稀磷酸、氢氧化钙、柠檬酸、甘油和/或丙二酸中的一者或多者。

6、在一个实施方式中，所述增强相质量为基体相质量的1％～100％；在一个实施方式中，所述增强相的质量为基体相质量的5％～95％；在一个实施方式中，所述增强相质量为基体相质量的10％～50％。

7、在一个实施方式中，所述显影剂选自钡基显影剂、锆基显影剂、铋基显影剂、锶基显影剂、铜基显影剂、铝基显影剂和/或其组合。

8、在一个实施方式中，所述显影剂选自硫酸钡、氧化锆、碱式碳酸铋、碳酸锶、卤化锶和/或其组合。

9、在一个实施方式中，所述显影剂选自硫酸钡、氧化锆和/或其组合。

10、在一个实施方式中，所述增强相包括糊化后的淀粉。在一个实施方式中，所述糊化后的淀粉是通过选自醇沉、冷冻干燥和/或喷雾干燥中的一种或其组合的方法进行回收。在一个实施方式中，所述糊化后的淀粉通过冷冻干燥的方法进行回收。在一个实施方式中，所述冷冻干燥温度不高于-10℃、或不高于-20℃、或不高于-30℃、或不高于-40℃、或不高于-50℃、或不高于-60℃、或不高于-70℃、或不高于-80℃、或不高于-90℃、或不高于-100℃。

11、在一个实施方式中，所述糊化后的淀粉中直链淀粉的含量低于90％、低于80％、低于70％、低于60％、低于50％、低于40％、低于30％、低于20％、低于10％、或低于5％、或低于3％。

12、在一个实施方式中，所述淀粉包括选自普通玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、高直链玉米淀粉、木薯淀粉和马铃薯淀粉中的一种或多种。在一个实施方式中，所述淀粉包含蜡质玉米淀粉和/或普通玉米淀粉。

13、在一个实施方式中，所述糊化后的淀粉粘度在0.1rad/s时小于104，在10rad/s时小于103。在一个实施方式中，所述糊化后的淀粉粘度在0.1rad/s时小于103，在10rad/s时小于102。在一个实施方式中，所述糊化后的淀粉膨胀度大于20％。在一个实施方式中，所述糊化后的淀粉在xrd衍射图谱中仅显示一个形状弥散且光滑的宽峰。

14、在一个实施方式中，所述淀粉扫描电镜图显示不规则片状；在一个实施方式中，所述淀粉扫描电镜图基本如图3-2中d6或d7所示。

15、在一个实施方式中，所述骨水泥具有抗压强度大于20mpa；在一个实施方式中，所述骨水泥具有抗压强度大于30mpa；在一个实施方式中，所述骨水泥具有抗压强度大于40mpa；在一个实施方式中，所述骨水泥具有抗压强度大于50mpa；在一个实施方式中，所述骨水泥具有抗压强度大于60mpa。

16、在一个实施方式中，所述骨水泥横截面经扫描电镜图显示无针状结构聚集；在一个实施方式中，所述骨水泥横截面经扫描电镜图基本如图9-4中g6所示；在一个实施方式中，所述骨水泥横截面经扫描电镜图基本如图9-4中g7所示。

17、在一个实施方式中，所述骨水泥具有初凝时间5min～30min，终凝时间10min～40min；在一个实施方式中，所述骨水泥具有初凝时间15min～30min，终凝时间20min～40min；在一个实施方式中，所述骨水泥具有初凝时间20min～30min，终凝时间25min～40min；在一个实施方式中，所述骨水泥具有初凝时间25min～30min，终凝时间35min～40min。

18、本申请还提供了一种淀粉材料用于制备上述骨水泥的用途。所述淀粉材料包含糊化后的淀粉。

19、本申请的骨水泥，实现了良好的操作性，易于注射、不易溃散且具有良好的机械性能，与自体骨可以很好匹配。特别是，本申请的骨水泥力学强度高，可用于承重结构骨部位。

技术特征：

1.一种骨水泥，其包括基体相、增强相、足以实现显影的量的显影剂与固化液，其中所述基体相包括磷酸钙盐，所述固化液至少能够与所述基体相中的磷酸钙盐反应形成羟基磷灰石，所述增强相包括淀粉，所述淀粉是糊化后的淀粉，其中所述糊化后的淀粉中直链淀粉的含量低于90％、低于80％、低于70％、低于60％、低于50％、低于40％、低于30％、低于20％、低于10％、或低于5％、或低于3％。

2.根据权利要求1所述的骨水泥，其中所述增强相质量为基体相质量的1％～100％、或5％～95％、或10％～50％。

3.根据权利要求1所述的骨水泥，其中所述基体相包括选自磷酸三钙、二水合磷酸氢钙、无水磷酸氢钙、磷酸四钙、磷酸八钙、磷酸二氢钙、羟基磷灰石、氟磷灰石中的一者或多者。

4.根据权利要求3所述的骨水泥，其中所述基体相包括磷酸三钙和二水合磷酸氢钙二者混合物。

5.根据权利要求1所述的骨水泥，其中所述固化液包括选自磷酸氢二钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸氢钾、磷酸氢二钾、稀磷酸、氢氧化钙、柠檬酸、甘油和/或丙二酸中的一者或多者。

6.根据权利要求1所述的骨水泥，其中所述糊化后的淀粉通过选自醇沉、冷冻干燥和/或喷雾干燥中的一种或其组合的方法进行回收。

7.根据权利要求6所述的骨水泥，其中所述冷冻干燥温度不高于-10℃、或不高于-20℃、或不高于-30℃、或不高于-40℃、或不高于-50℃、或不高于-60℃、或不高于-70℃、或不高于-80℃、或不高于-90℃、或不高于-100℃。

8.根据权利要求1所述的骨水泥，其中所述淀粉包括选自普通玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、高直链玉米淀粉、木薯淀粉和马铃薯淀粉中的一种或多种。

9.一种骨水泥的制备方法，所述方法包括：将基体相、增强相、足以实现显影的量的显影剂与固化液混合形成骨水泥浆体，其中所述基体相包括磷酸钙盐，所述固化液至少能够与所述基体相中的磷酸钙盐反应形成羟基磷灰石，所述增强相包括糊化后的淀粉，其中所述糊化后的淀粉中直链淀粉的含量低于90％、低于80％、低于70％、低于60％、低于50％、低于40％、低于30％、低于20％、低于10％、或低于5％、或低于3％。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述增强相质量为基体相质量的1％～100％、或5％～95％、或10％～50％。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述淀粉包括选自普通玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、高直链玉米淀粉、木薯淀粉和马铃薯淀粉中的一种或多种。

12.一种淀粉材料用于制备骨水泥的用途,所述淀粉材料包含糊化后的淀粉，所述糊化后的淀粉中直链淀粉的含量低于90％、低于80％、低于70％、低于60％、低于50％、低于40％、低于30％、低于20％、低于10％、或低于5％、或低于3％。

13.根据权利要求12所述的用途，其中所述糊化后的淀粉通过选自醇沉、冷冻干燥、或者喷雾干燥中的一者或多者的方法进行回收。

14.如权利要求13所述的用途，其中所述冷冻干燥温度不高于-10℃、或不高于-20℃、或不高于-30℃、或不高于-40℃、或不高于-50℃、或不高于-60℃、或不高于-70℃、或不高于-80℃、或不高于-90℃、或不高于-100℃。

15.根据权利要求12所述的用途，其中所述淀粉包括选自普通玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、高直链玉米淀粉、木薯淀粉和马铃薯淀粉中的一种或多种。

16.一种用于制备骨水泥的试剂盒，所述试剂盒包括基体相、增强相、和足以实现显影的量的显影剂；其中所述增强相包括糊化后的淀粉，其中所述糊化后的淀粉中直链淀粉的含量低于90％、低于80％、低于70％、低于60％、低于50％、低于40％、低于30％、低于20％、低于10％、或低于5％、或低于3％，其中所述糊化后的淀粉通过冷冻干燥的方法进行回收。

17.根据权利要求16所述的试剂盒，所述试剂盒还包括液相部分，所述液相部分，包括固化液，所述固化液至少能够与所述基体相中的磷酸钙反应形成羟基磷灰石。

技术总结
本申请涉及一种含有淀粉成分的骨水泥材料及其制备方法。所述骨水泥具有更高的力学强度、更适宜手术操作的固化时间，注射性和抗溃散性良好，操作性能优良，同时兼有良好的降解性能等，综合性能优异。本申请还涉及一种制备所述骨水泥的试剂盒。

技术研发人员：白艳洁,杨磊,张瑞,刘慧玲
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19