一种可注射型吸水膨胀骨水泥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可注射型吸水膨胀骨水泥,按质量百分比由以下原料组成：甲基丙烯酸甲酯单体0.002％～0.09％，N,N-二甲基对甲苯胺0.001％～0.0018％，对苯二酚0.0015％～0.0045％，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物0.705％～66.6023％，聚甲基丙烯酸甲酯0.12％～14.4014％，硫酸钡0.05％～9％，吸水树脂纤维9.9％～90.1205％，以上组分总和为100％。本发明专利技术还提供了该骨水泥的制备方法,具体为：将制备得到的吸水树脂纤维和可注射型骨水泥前驱体混合即得到可注射型吸水膨胀骨水泥。本发明专利技术吸水膨胀骨水泥中吸水树脂纤维吸水后体积增大，降低了骨水泥的弹性模量，抵消了PMMA骨水泥自身聚合时的体积收缩，使得骨与假体之间结合牢固。

【技术实现步骤摘要】
一种可注射型吸水膨胀骨水泥及其制备方法
本专利技术属于医用生物材料制备
，涉及一种可注射型吸水膨胀骨水泥，本专利技术还涉及上述骨水泥的制备方法。
技术介绍
骨水泥是一种用于填充骨与植入物间隙或骨腔并具有自凝特性的生物材料，由于它的部分物理性质以及凝固后外观和性状颇像建筑装修用的白水泥，便有了如此名称。自从20世纪60年代首次应用骨水泥固定股骨假体成功施行全髋关节置换以来骨水泥己广泛应用于骨科临床，骨水泥固定可保证术后假体的即时稳定，在骨组织-骨水泥-假体界面上无任何微动，允许术后早期负重。目前，骨水泥在面部整容修复以及脊椎修复成型方面应用广泛，具有重要的应用价值。由于该类修复技术必须微创，所以要求骨水泥具有良好的可注射性。目前，临床上修复椎体时主要使用的具有可注射性的骨水泥有聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(PMMA)，磷酸钙骨水泥(CPC)和磷酸镁骨水泥(MPC)等，已经取得了较高的临床应用效果。但是，PMMA骨水泥因其自身的高分子化学性质在聚合时会产生体积收缩，临床常用骨水泥体积收缩率为3.82％～7.08％，PMMA骨水泥发生的体积收缩会使骨与假体之间的密实空间产生裂纹，会对假体的无菌性松动产生影响，也会使骨水泥及椎体骨产生残余应力。同时，上述骨水泥的弹性模量均高于椎体松质骨，使用后容易在界面处发生再次压缩性骨折，甚至是粉碎性骨折。所以，寻找一种弹性模量较低同时具有可膨胀性的骨水泥是目前该领域的研究重点之一。中国专利《一种复合壳聚糖季铵盐的抗感染PMMA骨水泥》(申请号：CN201110151583，公开日：2011.10.19，公开号：CN102218158A)，公开了一种复合壳聚糖季铵盐抗感染PMMA骨水泥的制备方法，该骨水泥由壳聚糖与PMMA骨水泥固相、HACC按不同质量比均匀混合，再加入PMMA骨水泥液相，均匀搅拌固化后形成复合PMMA骨水泥。但是该方法制得的复合PMMA骨水泥强度仍远高于聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥所到达的最低力学强度，会对人体正常骨产生一定磨损。中国专利《新型混合型骨水泥》(申请号：CN201110067164，公开日：2012.09.26，公开号：CN102688522A)，公开了一种将硫酸钙、羟基磷灰石、磷酸钙和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)按一定比例混合后形成的新型人工骨材料。该方法虽然一定程度上降低了PMMA骨水泥的强度，但是骨水泥存在体积收缩，并未从根本上解决PMMA骨水泥松动的问题。中国专利《含锶的羟基磷灰石-PMMA可注射型复合骨水泥及其制备方法和应用》(申请号：201010258944.0，公开日：2011.01.05，公开号：101934097A)，公开了一种含锶的羟基磷灰石-PMMA可注射型复合骨水泥的制备方法。该复合骨水泥由粉剂和液体单体组成，粉剂主要成分为：含锶的羟基磷灰石、PMMA和PMMA苯乙烯共聚物；液体单体的成分为MMA和DMPT。但是该方法制得的复合骨水泥弹性模量较高，固化较慢，不能广泛应用于临床医学。中国专利《一种可注射复合型骨水泥及其制备方法和应用》(申请号：201310545809.8，公开日：2014.02.05，公开号：103550823A)，公开了一种可注射型复合骨水泥的制备方法和应用。该方法先合成纳米羟基磷灰石和PMMA-co-MPS，再制备PMMA-co-MPS-HA和高分子量的PMMA，最后将高分子量的PMMA与PMMA-co-MPS-HA共混即可得到该可注射型复合骨水泥。该方法制得的骨水泥强度比纯HA的强度提高显著，但是其抗压强度和弹性模量仍不符合人骨的要求，同时PMMA聚合过程中存在着体积收缩，不能将人骨与假体牢固的结合在一起。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可注射型吸水膨胀骨水泥，解决了现有PMMA骨水泥由于体积收缩、强度过大、弹性模量高，在人体中对关节造成不同程度磨损的问题。本专利技术的另一目的是提供上述一种可注射型吸水膨胀骨水泥的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种可注射型吸水膨胀骨水泥，按质量百分比由以下原料组成：甲基丙烯酸甲酯单体0.002％～0.09％，N,N-二甲基对甲苯胺0.001％～0.0018％，对苯二酚0.0015％～0.0045％，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物0.705％～66.6023％，聚甲基丙烯酸甲酯0.12％～14.4014％，硫酸钡0.05％～9％，吸水树脂纤维9.9％～90.1205％，以上组分总和为100％。本专利技术的特点还在于，其中甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物采用悬浮聚合法制备得到，具体为：按体积比7：2～4量取甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯，按分散剂与甲基丙烯酸甲酯质量体积比为0.012g/7ml称取分散剂，按引发剂与甲基丙烯酸甲酯质量体积比为0.25g/7ml称取引发剂，将分散剂和引发剂依次加入甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯混合液中，80℃下反应2h，并在80℃下干燥，即得到甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物。其中分散剂为聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、磷酸钙按质量比5：3：4组成，引发剂为过氧化二苯甲酰。本专利技术所采用的另一技术方案，一种可注射型吸水膨胀骨水泥的制备方法，具体按以下步骤实施：步骤1，制备吸水树脂纤维：采用溶液聚合法制备吸水树脂，将吸水树脂注入型腔为圆柱的模具中，将模具放入65℃～75℃水浴锅中反应30min～50min，得到凝胶状的吸水树脂纤维；将凝胶状的吸水树脂纤维在烘箱中40℃～70℃下干燥5h～8h，即得到吸水树脂纤维；步骤2，制备可注射型骨水泥前驱体：采用悬浮聚合法制备甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物，具体为：按体积比7：2～4量取甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯，按分散剂与甲基丙烯酸甲酯质量体积比为0.012g/7ml称取分散剂，按引发剂与甲基丙烯酸甲酯质量体积比为0.25g/7ml称取引发剂，将分散剂和引发剂依次加入甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯混合液中，80℃下反应2h，并在80℃下干燥，即得到甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物，其中分散剂为聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、磷酸钙按质量比5：3：4组成，引发剂为过氧化二苯甲酰；按一定比例称取甲基丙烯酸甲酯单体、N,N-二甲基对甲苯胺、对苯二酚、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和硫酸钡均匀混合，即得到可注射型骨水泥前驱体；步骤3：制备吸水膨胀骨水泥：将步骤1制得的吸水树脂纤维加入步骤2制得的可注射型骨水泥前驱体中，均匀搅拌1min～3min，即得到吸水膨胀骨水泥的。本专利技术的特点还在于，步骤1中吸水树脂制备方法还可以为反相悬浮聚合法或反相乳液聚合法。步骤1中模具内径为0.5mm～2.0mm。步骤2中各组分的质量百分比为：甲基丙烯酸甲酯单体0.05％～0.1％，N,N-二甲基对甲苯胺0.001％～0.002％，对苯二酚0.003％～0.005％，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物82.944％～73.893％，聚甲基丙烯酸甲酯12％～16％，硫酸钡5％～10％，以上组分百分比之和为100％。步骤3中吸水树脂纤维长径比为0.5～3：1。步骤3中吸水树脂纤维和可注射型骨水泥前驱体的体积百分比为：吸水树脂纤维10％～90％，可注射型骨水泥前驱体90％～10％，以上组分百分比之和为100％。本专利技术的有益效果是，本专利技术一种可注射型吸水膨胀骨水泥，部分吸水树脂纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可注射型吸水膨胀骨水泥，其特征在于，按质量百分比由以下原料组成：甲基丙烯酸甲酯单体0.002％～0.09％，N,N‑二甲基对甲苯胺0.001％～0.0018％，对苯二酚0.0015％～0.0045％，甲基丙烯酸甲酯‑苯乙烯共聚物0.705％～66.6023％，聚甲基丙烯酸甲酯0.12％～14.4014％，硫酸钡0.05％～9％，吸水树脂纤维9.9％～90.1205％，以上组分总和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种可注射型吸水膨胀骨水泥，其特征在于，按质量百分比由以下原料组成：甲基丙烯酸甲酯单体0.002％～0.09％，N,N-二甲基对甲苯胺0.001％～0.0018％，对苯二酚0.0015％～0.0045％，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物0.705％～66.6023％，聚甲基丙烯酸甲酯0.12％～14.4014％，硫酸钡0.05％～9％，吸水树脂纤维9.9％～90.1205％，以上组分总和为100％；所述吸水树脂纤维长径比为0.5～3：1，吸水树脂纤维的吸水倍率在4.8～28.2之间。2.根据权利要求1所述的一种可注射型吸水膨胀骨水泥，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物采用悬浮聚合法制备得到，具体为：按体积比7：2～4量取甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯，按分散剂与甲基丙烯酸甲酯质量体积比为0.012g/7ml称取分散剂，按引发剂与甲基丙烯酸甲酯质量体积比为0.25g/7ml称取引发剂，将分散剂和引发剂依次加入甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯混合液中，80℃下反应2h，并在80℃下干燥，即得到甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物。3.根据权利要求2所述的一种可注射型吸水膨胀骨水泥，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、磷酸钙按质量比5：3：4组成，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。4.根据权利要求1所述的一种可注射型吸水膨胀骨水泥的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：步骤1，制备吸水树脂纤维：采用溶液聚合法制备吸水树脂，将吸水树脂注入型腔为圆柱的模具中，模具内径为0.5mm～2.0mm，将模具放入65℃～75℃水浴锅中反应30min～50min，得到凝胶状的吸水树脂纤维；将凝胶状的吸水树脂纤维在烘箱中40℃～70℃下干燥5h～8h，即得到吸水树脂纤维；吸水树脂纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵康，陈磊，汤玉斐，吴子祥，雷伟，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61