一种纳米磷酸钙骨水泥及其制备方法技术

一种纳米磷酸钙骨水泥及其制备方法，由水溶性纳米材料添加到磷酸钙骨水泥中，调拌均匀后自固化制得。本发明专利技术选择生物相容性良好的金属纳米材料与骨水泥基质粉体混合制备纳米骨水泥，不仅使材料具有良好的机械性能，而且具有增强的成骨活性。还可以通过调节加入纳米材料的种类和数量对纳米骨水泥的性能进行调节，如通过添加磁性纳米材料来赋予骨水泥以磁性，通过在一定范围内增加纳米材料添加量来增强骨水泥的强度。本发明专利技术的纳米骨水泥材料制备方法工业简单，可操作性强，且更能满足临床使用需要，具备推广价值。

Nano calcium phosphate cement and preparation method thereof

The invention relates to a nano calcium phosphate bone cement and a preparation method thereof. The water soluble nano material is added to calcium phosphate bone cement, and after mixing and mixing evenly, the self curing calcium phosphate cement is prepared. The invention selects the metal nano material with good biocompatibility and mixes with the bone cement matrix powder to prepare the nanometer bone cement, not only the material has good mechanical property, but also has the enhanced osteogenic activity. Also can be adjusted by the performance type and quantity adjust the adding of nanometer material on nano bone cement, such as by adding magnetic nano materials to endow bone cement with magnetic, the amount of added to enhance the strength of the bone cement increases in a certain range of nano materials. The preparation method of the nano bone cement material of the invention has the advantages of simple industry, strong operability, more satisfying clinical application requirements and popularization value.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米磷酸钙骨水泥及其制备方法
本专利技术属于生物医用无机材料
，具体涉及一种纳米磷酸钙骨水泥及其制备方法。
技术介绍
口腔颌面部先天畸形、创伤、肿瘤、炎症等所致的颌骨缺损不仅造成颜面畸形，还可引起语言、咀嚼、呼吸等口腔功能障碍，给患者生理、心理等方面带来许多不良影响。因此，颌骨缺损一直是临床治疗的重点和难点。骨移植是最常用的治疗方法，植骨材料包括自体骨、异体骨、异种骨和人工骨等。其中自体骨被认为是治疗骨缺损的“金标准”。但自体骨和异体骨来源有限，异种骨又存在抗原性强等问题，使其临床应用受到限制。骨组织工程技术以人工骨修复骨缺损，具有损伤小、无抗原性或抗原性甚微，可以准确重建缺损骨的形态等优点。磷酸钙骨水泥是20世纪90年代初研制成功的一种具有生物活性的自固型、非陶瓷羟基磷灰石类人工骨材料。其生物相容性好，在固化结晶过程中不产热，可任意塑形和逐渐降解，并可诱导骨组织长入，符合临床骨缺损修复的需要。磷酸钙骨水泥也被用作生长因子的缓释载体和构建组织工程骨。但其存在缺点，如凝固速度慢，强度低、力学性能差，脆性大且承受载荷的能力差，成骨速度慢，大大限制了应用。以纳米材料对磷酸钙骨水泥进行改良是一条可行之路。目前开发的纳米磷酸钙骨水泥主要集中在无机非金属类纳米材料，如纳米二氧化硅、纳米壳聚糖、纳米晶体纤维素等。这些无机非金属类纳米材料的添加使磷酸钙骨水泥中的孔隙和裂纹减少，颗粒尺寸减少，同时纳米材料可以发挥补强增韧的作用，从而提高了磷酸钙骨水泥的强度。但是对其成骨性能方面，还需要通过添加药物或者生长因子的方式进行进一步改良。基于此，开发可以同时改良物理机械性能又可增强成骨活性的纳米磷酸钙骨水泥亟待解决。金属纳米材料在生物医学领域有着广泛的应用，其具有增强添加物和活性药物的双重功能。比如具有超顺磁性的γ三氧化二铁，作为磁共振造影剂已通过FDA的认证。近年来，其也开始被添加入骨组织工程的支架材料中以提高支架的机械强度和生物活性。添加的铁元素随支架的降解而在局部逐步释放，可提高干细胞线粒体活性和成骨相关基因的表达。γ三氧化二铁赋予支架超顺磁性，可作为磁性标记的生长因子或干细胞的靶目标而实现定向作用。磁性支架在外加磁场的辅助下可固定于植入的骨缺损区，减少移位。纳米金具有良好的纳米表面效应、量子效应以及宏观量子隧道效应，它具有很多良好的化学特性，比如抗氧性和生物相容性，因此在生物医学领域极具应用潜力。
技术实现思路
解决的技术问题：本专利技术的目的是提供一种具有良好机械性能和成骨活性的磷酸钙骨水泥。同时还提供该纳米骨水泥的制备方法。技术方案：一种纳米磷酸钙骨水泥，是由水溶性纳米材料添加到磷酸钙骨水泥中，调拌均匀后自固化制得。上述磷酸钙骨水泥为磷酸四钙[Ca4（PO4）2O]和无水磷酸氢钙[CaHPO4]体系；所述磷酸四钙颗粒尺寸范围为1μm~80μm；无水磷酸氢钙尺寸范围为0.4μm~3μm；磷酸四钙与无水磷酸氢钙的摩尔比为1:1-1:3，混合后得到磷酸钙骨水泥的粉体。上述水溶性纳米材料为表面修饰的纳米金、纳米γ三氧化二铁、纳米α三氧化二铁，及上述材料稳定的单分散性胶体溶液或干燥后得到的固体颗粒。上述表面修饰物为二巯丁二酸（DMSA）、聚葡萄糖山梨醇羧甲醚（PSC）、聚乙二醇（PEG）或柠檬酸，尺寸为5nm~100nm。纳米磷酸钙骨水泥的制备方法，步骤为：准备固化液：所述固化液为水、血液、水溶性纳米材料的水溶液或5-20wt.%的壳聚糖水溶液；制备固相：按照水溶性纳米材料占磷酸钙骨水泥质量不超过6%混合，制得纳米骨水泥固相；以水溶性纳米材料的水溶液为骨水泥固化液时，直接以磷酸四钙和无水磷酸氢钙混合物为纳米骨水泥固相；按照纳米骨水泥固相/液相质量比例2:1-4:1，将固化液加入纳米骨水泥固相中，调拌均匀；置于37℃100%湿度环境中固化4h-7d。上述固化液为0.5-50mg/mL水溶性纳米材料的水溶液或5-20wt.%壳聚糖水溶液。上述壳聚糖水溶液为壳聚糖乳酸盐或者壳聚糖马来酸盐的水溶液。在添加固体水溶性纳米材料时，先将固体水溶性纳米材料均匀分散在磷酸钙骨水泥粉体中，再与固化液调拌均匀并固化。有益效果：本专利技术选择生物相容性良好的金属纳米材料与骨水泥基质粉体混合制备纳米骨水泥，不仅使材料具有良好的机械性能，而且具有增强的成骨活性。还可以通过调节加入纳米材料的种类和数量对纳米骨水泥的性能进行调节，如通过添加磁性纳米材料来赋予骨水泥以磁性，通过在一定范围内增加纳米材料添加量来增强骨水泥的强度。本专利技术的纳米骨水泥材料制备方法工业简单，可操作性强，且更能满足临床使用需要，具备推广价值。附图说明图1为实施例4和对比例（5#）所制备纳米骨水泥的弯曲强度图；图2为实施例3（4#）所制备纳米骨水泥的扫描电镜图；图3为实施例4-6（6#、7#、8#）和对比例（5#）所制备的纳米骨水泥的磁滞回线图；图4为实施例4-6（6#、7#、8#）和对比例（5#）所制备纳米骨水泥的X线衍射图谱；图5为实施例1-2和对比例（1#）所制备纳米骨水泥的细胞增殖结果图；图6为实施例1-2和对比例（1#）所制备纳米骨水泥的碱性磷酸酶活性检测结果图；图7为实施例1-2和对比例（1#）所制备纳米骨水泥的钙结节形成定量检测结果图。具体实施方式下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1（2#）本实施例的纳米骨水泥固相为摩尔比为1:3的磷酸四钙和无水磷酸氢钙混合物，粉液组分组成为：2份纳米骨水泥固相粉体，1份PSC包裹的纳米γ三氧化二铁胶体溶液（RosnerMH,AuerbachM.Ferumoxytolforthetreatmentofirondeficiency.ExpertRevHematol.2011Aug;4(4):399-406.）。其中磷酸四钙的制备方法如下：用固态反应法合成磷酸四钙粉末，等摩尔量的无水磷酸氢钙和碳酸钙在1500℃炉中煅烧6小时，升温速度25°C/min，煅烧后冷却，在球磨机中研磨至平均粒径为5μm。无水磷酸钙的平均粒径为1μm。其中纳米材料为PSC包裹的纳米γ-三氧化二铁胶体溶液，平均粒径9nm，并以其为骨水泥固化液。本实施例的纳米骨水泥采用如下步骤制备：（1）制备浓度为24mg/mL的PSC包裹的纳米γ三氧化二铁胶体溶液作为固化液；（2）按照粉液质量比2:1取磷酸钙纳米骨水泥固相粉体2份，取纳米γ三氧化二铁胶体溶液1份，将溶液加入固相中调拌均匀，置于37℃100%湿度环境中固化24h-7d。实施例2（3#）本实施例的纳米骨水泥的制备步骤与实施例1相同，区别在于纳米材料为DMSA包裹的纳米α三氧化二铁胶体溶液，浓度为2.55mg/mL，具体的实施例内容为：本实施例的纳米骨水泥材料，是由以下粉液组分组成：2份摩尔比为1:3的磷酸四钙和无水磷酸氢钙混合物，1份DMSA包裹的纳米α三氧化二铁胶体溶液（SunJ,SuY,WangC,GuN.Theinvestigationoffrequencyresponseforthemagneticnanoparticulateassemblyinducedbytime-variedmagneticfield.NanoscaleResLett.2011Jul14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米磷酸钙骨水泥，其特征在于是由水溶性纳米材料添加到磷酸钙骨水泥中，调拌均匀后自固化制得。

【技术特征摘要】
1.一种纳米磷酸钙骨水泥，其特征在于是由水溶性纳米材料添加到磷酸钙骨水泥中，调拌均匀后自固化制得。2.根据权利要求1所述的纳米磷酸钙骨水泥，其特征在于所述磷酸钙骨水泥为磷酸四钙[Ca4（PO4）2O]和无水磷酸氢钙[CaHPO4]体系；所述磷酸四钙颗粒尺寸范围为1μm~80μm；无水磷酸氢钙尺寸范围为0.4μm~3μm；磷酸四钙与无水磷酸氢钙的摩尔比为1:1-1:3，混合后得到磷酸钙骨水泥的粉体。3.根据权利要求1所述的纳米磷酸钙骨水泥，其特征在于所述水溶性纳米材料为表面修饰的纳米金、纳米γ三氧化二铁、纳米α三氧化二铁，及上述材料稳定的单分散性胶体溶液或干燥后得到的固体颗粒。4.根据权利要求3所述的纳米磷酸钙骨水泥，其特征在于所述表面修饰物为二巯丁二酸、聚葡萄糖山梨醇羧甲醚、聚乙二醇或柠檬酸，尺寸为5nm~100nm。5.权利要求1~4任一所述纳米磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于步骤为：（1）准备固化液：所述固化液为水、血...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏阳，章非敏，秦天牧，马俊青，陈慧敏，
申请(专利权)人：南京医科大学附属口腔医院，
类型：发明
国别省市：江苏,32