一种锶磷灰石骨水泥及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锶磷灰石骨水泥及制备方法，采用水热、汽热相结合的方式制备一种未高温烧结的低结晶度、易释放降解的锶磷灰石；粉体含有锶磷灰石、硫酸钙、聚丙烯酸酯和硫酸钡，液体含有甲基丙烯酸甲酯单体、N，N二甲基对甲苯胺、对苯二酚，骨水泥粉体中聚丙烯酸酯的粒度分布范围为10～150μm，硫酸钡的粒度分布范围为0.1～20μm，锶磷灰石的粒度分布范围为2.5～53μm，硫酸钙的粒度分布范围为5～53μm。本发明专利技术各粒度级别形成粒度配合，减少骨水泥粉体的毛体积，增加粉体颗粒的比表面积，利于骨水泥液体浸润，制备一种易混合、注射性好、力学强度高的骨水泥；制备的锶磷灰石骨水泥的抗压强度都在60MPa以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锶磷灰石骨水泥及制备方法，主要用于骨科材料领域。
技术介绍
聚丙烯酸酯骨水泥是目前临床上应用最多的一种骨水泥，它由粉体和液体两部分组成。粉体主要成分为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，液体主要成分是甲基丙烯酸甲酯单体。PMMA骨水泥可注射成型和制成任意形状，力学强度高，但同时PMMA骨水泥还存在一些局限性[Belkoff,S.M et al...Temperature measurement during polymerization of polymethylmethacrylatecementused for vertebroplasty.Spine.2003,28:1555-1559]，如单体具有一定的毒性，生物相容性欠佳，注入人体后不能吸收降解，同时其无成骨作用，与骨结合不牢固，易松动，并且聚合过程中的放热反应可能造成神经功能损伤[Cortet,B et al...Percutaneous vertebroplasty in patients with osteolyticmetastases or multiple myeloma.Rev RhumEnglEd.1997,64(3):177-83/Bartucci,E.J et al...The effect of adjunctive methylmethacrylate on failures of fixation and function in patients with intertrochanteric fractures and osteoporosis.J.Bone Joint Surg(am).1985,67(7):1094]等。磷灰石是人体硬组织(骨和牙)的无机质的物质组成，其化学成分和晶体结构与脊椎动物骨的矿物成分非常接近，与人体组织有良好的生物相容性，且无毒性，并能与骨组织形成很好的骨性结合。锶(Sr)是人体中存在的一种微量元素，锶与钙的元素性质相近。锶是一种亲骨性元素，人体中含有的99％以上的锶都存在于骨中，与骨结合的这部分锶有0.65％的可溶解于细胞外液中，使锶处于动态平衡中，在新骨形成的初期锶离子的浓度较高，最后锶离子在骨基质中保持一定的比例维持骨质的正常功能[Blake,G.M et al...Sr-89therapy strontium kineticls in metastatic bone disease.J.Nucl.Med.1986,27:1030/Dab,S.G et al...Incorperation and distribution of strontium in bone J.Bone，2001,28:446-453]。因此在制备磷灰石过程中，锶离子可以取代钙离子，制备锶磷灰石，增强骨水泥的骨诱导活性。目前基本都采用湿法、高温烧结，或固相反应、高温烧结等方法制备，其产物结晶度高，不利于锶离子的释放、降解；且加入骨水泥粉体中，各粉体的粒度没有控制优化，致使骨水泥不宜混合，且注射时间短。本专利技术选择特定粒度范围的聚丙烯酸酯、锶磷灰石、硫酸钙、硫酸钡为粉体成分，控制配比制备锶磷灰石骨水泥，形成粒度梯度，易于骨水泥搅拌混合，改善骨水泥的注射性，其中锶磷灰石的制备以锶、磷元素为主，辅以钙元素，采用水热、汽热相结合的方法，先水热，再高温高压引导晶体生长制备形貌可控的低结晶度、易释放降解的锶磷灰石，对本专利技术相近的研究内容未见报道。
技术实现思路
根据本专利技术的研究，我们提出了一种新的锶磷灰石骨水泥，该骨水泥粉体含有聚丙烯酸酯、锶磷灰石、硫酸钙、硫酸钡；液体含有甲基丙烯酸甲酯单体、N，N二甲基对甲苯胺、对苯二酚。并采用水热、汽热相结合的方式制备一种未高温烧结的低结晶度、易释放降解的锶磷灰石，辅以选择的粒度级别不同的聚丙烯酸酯、硫酸钙、硫酸钡，形成粉体粒度优化，制备一种易混合、注射性好、力学强度高的骨水泥。本专利技术的技术方案如下：骨水泥由粉体和液体组成，粉体含有锶磷灰石、硫酸钙、聚丙烯酸酯和硫酸钡，液体含有甲基丙烯酸甲酯单体、N，N二甲基对甲苯胺、对苯二酚，骨水泥粉体中聚丙烯酸酯的粒度分布范围为10～150μm，硫酸钡的粒度分布范围为0.1～20μm，锶磷灰石的粒度分布范围为2.5～53μm，硫酸钙的粒度分布范围为5～53μm。骨水泥组成及质量百分含量为，粉体：聚丙烯酸酯 40～70％；锶磷灰石 10～50％；硫酸钙 0～40％；硫酸钡 10～30％；液体：N，N二甲基对甲苯胺0.5～5％；对苯二酚0.05～2％；甲基丙烯酸甲酯93～99.45％。选用的聚丙烯酸酯可以是均聚物、共聚物或多聚物，优选分子量为10～60万的聚丙烯酸酯均聚物。选用的锶磷灰石采用以下方法制备：(1)配置0.05～0.5mol/L的硝酸锶、硝酸钙混合溶液A，配置与溶液A相同浓度的磷酸氢二铵溶液B；(2)在90～95℃的水溶中，按照溶液体积比A:B为1.67：1，将溶液B加入到溶液A中，搅拌混合，得到浑浊沉淀悬浮液；加入硝酸调整pH值为2，溶液变清澈，搅拌0.5～1h后再加入氨水，有白色沉淀逐渐析出，调整pH值为9～11，反应2h；(3)将白色沉淀在温度为100～300℃，压力为0.1～2MPa的汽体环境中反应3～24h，干燥，过筛得到锶磷灰石。其中A溶液中，锶占锶钙摩尔总量的比例不小于0.15，优选锶占锶钙摩尔总量的比例不小于0.4；骨水泥的制备方法为：(1)按照粉体质量百分比称取聚丙烯酸酯、锶磷灰石、硫酸钙、硫酸钡，混合均匀得到骨水泥粉体；(2)称取一定量的骨水泥粉体，按照粉液质量比1～3:1将骨水泥液体加入到骨水泥粉体中，搅拌混合均匀，将骨水泥注射到缺损部位，固化得到锶磷灰石骨水泥，注射时间为5～10min。本专利技术的优点在于选择的特定粒度范围的锶磷灰石、聚丙烯酸酯、硫酸钙、硫酸钡，各粒度级别形成粒度配合，减少骨水泥粉体的毛体积，增加粉体颗粒的比表面积，利于骨水泥液体浸润，易于混合均匀，且制备的锶磷灰石是一种粒度形貌可控的未经高温烧结的低结晶度、易释放降解的锶磷灰石。将锶磷灰石、硫酸钙加入到骨水泥中，锶磷灰石、硫酸钙均匀分布在骨水泥中，植入体内后，硫酸钙引导骨水泥的降解，在体内锶、钙离子逐步降解释放，形成三维孔洞网络结构，诱导骨细胞长入，使骨水泥与骨形成紧密结合，防止松动；制备的锶磷灰石骨水泥的抗压强度都在60MPa以上。附图说明图1：锶磷灰石的SEM图；图2：锶磷灰石的模拟降解曲线；图2中，a为实施例1制备的锶磷灰石的降解曲线，b为实施例6的，c实施例3的，可知锶磷灰石中，锶含量越高，降解速率越快；图3：锶磷灰石骨水泥的平均抗压强度图；图4：复合锶磷灰石骨水泥的平均抗压强度图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的内容作进一步的详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。骨水泥由粉体和液体组成，粉体含有锶磷灰石、硫酸钙、聚丙烯酸酯均聚物(聚甲基丙烯酸甲酯)、硫酸钡，液体含有为甲基丙烯酸甲酯单体、N，N二甲基对甲苯胺、对苯二酚，骨水泥粉体中聚丙烯酸酯的粒度分布范围为10～150μm，硫酸钡的粒度分布范围为0.1～20μm，锶磷灰石的粒度分布范围为2.5～53μm。骨水泥的制备按照以下步骤：(1)锶磷灰石的制备首先配置0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锶磷灰石骨水泥，由粉体和液体组成，其特征是粉体含有锶磷灰石、硫酸钙、聚丙烯酸酯和硫酸钡，液体含有甲基丙烯酸甲酯单体、N，N二甲基对甲苯胺和对苯二酚；骨水泥粉体中聚丙烯酸酯的粒度分布范围为10～150μm，硫酸钡的粒度分布范围为0.1～20μm，锶磷灰石的粒度分布范围为2.5～53μm，硫酸钙的粒度分布范围为5～53μm。

【技术特征摘要】
1.一种锶磷灰石骨水泥，由粉体和液体组成，其特征是粉体含有锶磷灰石、硫酸钙、聚丙烯酸酯和硫酸钡，液体含有甲基丙烯酸甲酯单体、N，N二甲基对甲苯胺和对苯二酚；骨水泥粉体中聚丙烯酸酯的粒度分布范围为10～150μm，硫酸钡的粒度分布范围为0.1～20μm，锶磷灰石的粒度分布范围为2.5～53μm，硫酸钙的粒度分布范围为5～53μm。2.如权利要求1所述的锶磷灰石骨水泥，其特征是骨水泥组成及质量百分含量为，粉体：聚丙烯酸酯 40～70％；锶磷灰石 10～50％；硫酸钙 0～40％；硫酸钡 10～30％；液体：N，N二甲基对甲苯胺 0.5～5％；对苯二酚 0.05～2％；甲基丙烯酸甲酯 93～99.45％。3.如权利要求2所述的锶磷灰石骨水泥，其特征是所述的聚丙烯酸酯是均聚物、共聚物或多聚物。4.如权利要求3所述的锶磷灰石骨水泥，其特征是所述聚丙烯酸酯是分子量为10～60万的聚丙烯酸酯均聚物。5.权利要求1或2所述的锶磷灰石骨水泥，其特征是锶磷灰石制备方法步骤如下：(1)配置0.05～0.5mol/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：李朝阳，崔永顺，夏文飞，吕维加，
申请(专利权)人：山东明德生物医学工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37