具可降解性的硅酸钙镁骨水泥及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明为一种用于修补骨头的材料，尤其是关于一种硅酸钙镁骨水泥。
【背景技术】
[0002] 以娃酸|丐（Calciumsilicate)为基材的骨水泥（Bonecement)于临床上被广泛 应用，因硅元素于人体之骨骼形成中扮演重要角色，具有刺激骨组织再生修补、生物活性与 加速细胞增殖分化的特性，使得硅酸钙骨水泥主要为用于骨缺损时重建修补的生医材料， 目前的娃酸f丐骨水泥以三氧矿化合物（MineralTrioxideAggregate,MTA)以及生物活性 玻璃（Bioglass)为主。然而三氧矿化合物（MineralTrioxideAggregate,MTA)于临床操 作上硬化时间长达162分钟，此冗长的硬化过程容易使得材料本身许多特性受到影响，例 如注射性、可塑性等等；生物玻璃（Bioglass)由于材料本身的机械强度低，仅适用于骨承 受力量较不强的身体区域，如耳小骨、指骨等的修复，应用上有其限制。
[0003] 许多先前技术针对原有的硅酸钙骨水泥硬化时间过长进行改善，开发出成分与三 氧矿化合物（MineralTrioxideAggregate,MTA)极为相似的娃酸|丐骨水泥，且其硬化时间 缩短为15分钟，大大改善了临床上使用的不便。但具有可快速硬化性质的硅酸钙骨水泥却 无法在体外测试中达到降解的功效，代表此可快速硬化的硅酸钙骨水泥无法随着时间的增 加而被人体所吸收。为了改善无法降解的缺点，许多高分子材料如明胶（Gelatin)、几丁聚 糖（Chitosan)或胶原蛋白（Collagen)等等亦添加于娃酸妈骨水泥中，虽然此复合材料可 达到可塑型以及可注射的优点，但添加的高分子材料却使其硬化时间大幅增加，大幅降低 了材料本身的机械强度与生物活性，因此，基于既有的硅酸钙骨水泥材料不易达到种种诉 求基于该些前述理由，有必要发明一种可降解的硅酸钙镁骨水泥以改善现有的硅酸钙骨水 泥造成的问题，亦不影响其临床使用特性、机械性质及生物活性，同时具备可促进骨分化以 及血管新生的优点。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有的硅酸钙骨水泥造成的问题，本发明提出一种具可降解性的硅酸钙 镁骨水泥的制造方法，其步骤包括：取一硝酸将一四乙氧基硅烷水解，并加入一硝酸钙及一 硝酸镁进行反应，添加一酒精反应得一混合物液体，将该混合物液体使用一热辅助干燥方 法进行干燥得一混合物粉末，再将该混合物粉末利用高温烧结并研磨成一硅酸钙镁骨水泥 粉末。
[0005] 其中，将该硅酸钙镁骨水泥粉末与一混合液混合。
[0006] 其中，该硅酸钙镁骨水泥粉末使用溶液-凝胶法制得。
[0007] 其中，该硝酸浓度为0.5~5当量浓度。
[0008] 其中，该混合液为二次水。
[0009] 其中，该混合液为一磷酸溶液。
[0010] 其中，添加该酒精进行反应1小时。
[0011] 其中，该热辅助干燥方法可为一烘箱、一直接加热、一红外线加热或一热阻式加 热，其制造参数为先以40°C~KKTC持续干燥一天，再以KKTC~200°C进行干燥。
[0012] 其中，该烧结方法可以是利用一烧结炉以500°C~1400°C持续烧结1~12小时。
[0013] 其中，该研磨方法可以利用一球磨机持续研磨4~18小时。
[0014] -种具可降解性的硅酸钙镁骨水泥，其包括将一硅酸钙镁骨水泥粉末与一混合液 均匀混合；该硅酸钙镁骨水泥粉末的成分包含一β相硅酸二钙；以及该硅酸钙镁骨水泥粉 末的钙硅镁摩尔比为60 :40 :0至50 :30 :20。
[0015] 其中，该混合液体为二次水。
[0016] 其中，该混合液为一磷酸溶液。
[0017] 其中，该混合液与该硅酸钙镁骨水泥粉末混合比例较佳为该水或该磷酸溶液 0. 38mL比该娃酸妈镁骨水泥粉末1克至该水或该磷酸溶液0. 42mL比该娃酸妈镁骨水泥粉 末1克。
[0018] 由上述说明可知，本发明的有益效果为：
[0019] 1.由图2的结果所示，将本发明浸泡于仿生溶液中一段时间后，可生成球状磷灰 石，显示本发明具有良好的生物活性。
[0020] 2.由图3的结果所示，随着镁离子含量上升，本发明降解的效果越好，显示本发明 于临床使用上更加安全，不会在体内残留。
[0021] 3.由图4的结果可知，本发明不仅无细胞毒性，更可刺激细胞的生长的功能。
[0022] 4.由图5的结果所示，细胞可于本发明的表面贴附及生长。
[0023]5.由图6A~6C的结果所示，培养于本发明表面的该初代人类牙髓细胞其碱性磷 酸酶活性以及钙沉积量上升，显示本发明有促进骨细胞分化的特性。
[0024] 6.由图7A~7C可知，培养于本发明表面的该人类脐带静脉内皮细胞表现出血管 生成形态，并且随着本发明的镁离子含量上升，该人类脐带静脉内皮细胞生成的血管新生 蛋白量上升，显示本发明具有促进血管新生的特性。
[0025] 附图标记
[0026] 图1为本发明较佳实施例的以X光绕射仪（XRD)测量的X光绕射图谱；
[0027] 图2为本发明较佳实施例表面球状磷灰石（Apatite)生成状态的表面结构电子显 微镜图；
[0028] 图3为本发明较佳实施例浸泡于仿生溶液中不同时间的重量损失及降解量示意 图；
[0029] 图4为本发明较佳实施例培养于其上的人类牙髓细胞生长差异图；
[0030] 图5为本发明较佳实施例培养于其上的人类牙髓细胞生长及贴附情形电子显微 镜图；
[0031] 图6A为本发明较佳实施例培养于其上的人类牙髓细胞分泌碱性磷酸酶差异图；
[0032] 图6B为本发明较佳实施例的培养于其上的人类牙髓细胞分泌碱性磷酸酶及钙沉 积量示意图；
[0033] 图6C为本发明较佳实施例培养于其上的人类牙髓细胞分泌的钙沉积量差异图；
[0034] 图7A为本发明较佳实施例培养于其上的人类脐带静脉内皮细胞表现出血管形态 不意图；
[0035]图7B为本发明较佳实施例培养于其上的人类脐带静脉内皮细胞血管新生蛋白 vWF生成量差异图；
[0036] 图7C为本发明较佳实施例之培养于其上的人类脐带静脉内皮细胞血管新生蛋白 Ang-Ι生成量差异图。
【具体实施方式】
[0037] 本发明一种具可降解性的硅酸钙镁骨水泥的制造方法为使用溶液-凝胶法制备， 其步骤包括：
[0038] 取浓度为0. 5~5当量浓度（N)的一硝酸将一四乙氧基硅烷（Tetraethyl orthosilicate，TE0S)水解，并加入一硝酸I丐及一硝酸镁进行反应，添加99. 5%的一酒精 反应0. 5~1. 5小时得一混合物液体，将该混合物液体使用一热辅助干燥方法进行干燥 得一混合物粉末，再将该混合物粉末利用高温烧结并研磨成一硅酸钙镁骨水泥粉末。其 中，该热辅助干燥方法可为一烘箱，其制造参数可为先以40°C~KKTC持续干燥一天，再以 10(TC~20(TC进行干燥；该热辅助干燥方法也可为直接加热、红外线加热、热阻式加热等。 该烧结方法可以是利用一烧结炉以500°C~1400°C持续烧结1~12小时；该研磨方法可以 利用一球磨机持续研磨4~18小时。
[0039] 取上述的该硅酸钙镁骨水泥粉末与一混合液以适当比例混合均匀，该混合液可为 一水或一磷酸溶液，形成该可降解硅酸钙镁骨水泥，其中，该水较佳为将一蒸馏水进行去离 子形成二次水，而选择使用该磷酸溶液可加快混合完成的该硅酸钙镁骨水泥的硬化时间及 水合时间。
[0040] 表1为不同混合比