含生物玻璃的硫酸钙骨水泥及其制备方法技术

本发明专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及一种含生物玻璃的硫酸钙骨水泥及其制备方法。所述含生物玻璃的硫酸钙骨水泥由粉体和固化液按照1：0.3～0.8的比例组成，所述粉体的各组分按质量百分比计为：硫酸钙盐50％～85％、生物玻璃10％～45％、有机添加剂1％～5％、无机添加剂0.1％～3％，所述粉体经研磨混合制得。本发明专利技术所述骨水泥具有优异的生物相容性，成骨性能，抗压强度，可以通过液固比制备成不同的剂型，其中注射型可用于微创，泥状产品可任意塑形，可满足病人的各种需求，可以通过调整组分配比，根据不同骨缺损大小和骨缺损区域，制备不同降解速度的骨水泥产品。

Calcium sulfate cement containing biological glass and its preparation

【技术实现步骤摘要】
含生物玻璃的硫酸钙骨水泥及其制备方法
本专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及一种含生物玻璃的硫酸钙骨水泥及其制备方法。
技术介绍
硫酸钙作为一种传统的骨修复材料，具有良好的生物相容性和骨传导性，已在临床上取得较优异的成果。如美国Wright公司研制的第一代骨移植替代产品Osteoset，Osteoset的晶体结构高度一致，植入体内后其吸收速率稳定；以及后续研发生产的可注射骨水泥(MIIG)，克服了Osteoset需预先成型，不能满足完全填充骨缺损腔隙，同时适用于微创手术，减轻病人痛苦。英国Biocomposites公司研发的预成型产品Stimulan和注射型产品Genex，其主要成分同样为高纯度的半水硫酸钙，在临床上同样取得了较好的疗效。但是，硫酸钙骨水泥同时也存在可注射时间较短、降解时间过快等缺点。生物玻璃具有良好的生物活性和生物相容性，能够提供人体成骨所需的钙离子和磷酸根离子，具有较好的成骨性能；但是单纯的生物玻璃不能够实现微创注射，且不能够自固化，植入初期不能提供一定的力学支撑。由于单一材料制备的人工骨由于自身材料的缺陷，往往难以满足多方面的要求。所以，选用两种或者两种以上材料，综合材料各方面的优势，避免材料的缺点，共同达到临床上各方面的要求就显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，目的在于提供一种含生物玻璃的硫酸钙骨水泥及其制备方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种含生物玻璃的硫酸钙骨水泥，由粉体和固化液按照1：0.3～0.8的比例组成，所述粉体的各组分按质量百分比计为：硫酸钙盐50％～85％、生物玻璃10％～45％、有机添加剂1％～5％、无机添加剂0.1％～3％，所述粉体经研磨混合制得。上述方案中，所述固化液为注射用水或生理盐水。上述方案中，所述生物玻璃的粒径为10μm～500μm。上述方案中，所述无机添加剂为氯化锶、柠檬酸钠和硫酸镁中的一种或几种。上述方案中，所述有机添加剂为海藻酸钠、透明质酸钠、壳聚糖、羟丙甲纤维素和羧甲基纤维素钠中的一种或几种。上述方案中，所述硫酸钙盐为α-半水硫酸钙，或α-半水硫酸钙和二水硫酸钙按质量比99：1～90：10的组合。上述方案中，所述α-半水硫酸钙的制备方法如下：(1)配置柠檬酸钠溶液和硫酸镁溶液，将二水硫酸钙加入到柠檬酸钠溶液和硫酸镁溶液中，搅拌后得到浆体；(2)将步骤(1)制备的浆体过滤，放入滤袋或其他透气容器中，放入高温高压装置中进行热处理；(3)将步骤(2)所得材料进行高温干燥、粉碎、研磨、过筛，得到α-半水硫酸钙。；上述方案中，所述α-半水硫酸钙的制备方法中，柠檬酸钠、硫酸镁、二水硫酸钙的质量比为0.1～1：5～15：100。上述方案中，所述α-半水硫酸钙的制备方法中，步骤(2)所述热处理的温度为125℃～145℃，时间为4h～8h。上述方案中，所述α-半水硫酸钙的制备方法中，步骤(3)所述高温干燥的温度为105℃～120℃，时间为2h～12h。上述方案中，所述α-半水硫酸钙的制备方法中，步骤(1)所述搅拌的时间为1h～24h。本专利技术中，硫酸钙具有良好的生物相容性和成骨性能，降解时能够提供微酸环境促进周围骨组织释放生长因子，加速骨愈合，但是降解速度过快，容易导致骨缺损未完全愈合而材料完全降解。生物玻璃能够在表面沉积羟基磷灰石，有利于骨细胞的附着，从而促进骨生长。但是单纯的生物玻璃难以实现微创注射，且不能实现自固化，植骨初期不能提供一定的力学支撑。通过将生物玻璃负载到硫酸钙中，可以延缓产品的降解速度，还可以实现产品表面沉积羟基磷灰石，加速成骨，同时解决了生物玻璃产品不能自固化的问题。本专利技术中，采用不同的固液比可制成注射型产品、泥状产品或预成型产品，所述预成型产品是通过将骨水泥在特定模具下固化成型、干燥得到。添加不同含量的生物玻璃可以得到降解速度不同的骨水泥产品，适用于不同骨缺损植骨。在制备α-半水硫酸钙的过程中，由于过滤掉了水分，使得生产能够适用于常规高温高压设备，如高温高压灭菌锅，可以用于大规模生产。本专利技术的有益效果：相比较于现有产品，所述骨水泥具有以下优点：1)具有优异的生物相容性和成骨性能；2)具有优秀的抗压强度，植骨初期能够提供一定的力学支撑；3)可以通过液固比制备成不同的剂型，其中注射型可用于微创，泥状产品可任意塑形，可满足病人的各种需求；4)注射型产品的固化时间为5min～20min，能够满足临床需求，且混合简单，方便临床操作；5)本专利技术所述注射型产品可注射性好，具有较好的抗溃散性能；6)根据不同骨缺损大小和骨缺损区域，制备不同降解速度的骨水泥产品；7)本专利技术所述的α-半水硫酸钙制备方法能够用于大规模生产，制备的α-半水硫酸钙含有微量镁离子，对成骨细胞的分化具有一定的促进作用，且固化后具有较好的抗压强度。附图说明图1为本专利技术所述骨水泥在模拟体液中浸泡后SEM图，(a)为实施例1骨水泥样品在模拟体液中浸泡2周的微观形貌，(b)为实施例2骨水泥样品在模拟体液中浸泡2周的微观形貌。图2为本专利技术所述骨水泥注入到生理盐水中放置3天后的形貌，(a)为实施例3在生理盐水中的形貌，(b)为取出后的形貌。图3为本专利技术所述骨水泥体外降解速度曲线图(a)和降解4周的形貌(b)，3个粗样品为CS/40BG，3个细样品为CS/20BG。图4为大鼠颅骨原位植骨试验(6周)的组织学切片图(HE×20)，空白对照组(a)，实验组(b)。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1一种含生物玻璃的硫酸钙骨水泥(注射型)，通过如下方法制备方法：配制质量浓度为0.1％的柠檬酸钠和2％硫酸镁溶液，将二水硫酸钙添加到溶液中，质量百分比为20％，搅拌4h，过滤，放入滤袋中，放入高温高压装置中(材料不与装置内的水接触)，在130℃环境下处理6h，处理后将材料放入110℃的环境下干燥3h，将得到材料粉碎、研磨、过筛，得到α-半水硫酸钙。将α-半水硫酸钙75份，生物玻璃22份，羟丙甲纤维素2份，氯化钙1份，通过机械研磨使粉体混合均匀，然后按照固液比1:0.4添加注射用水，搅拌成泥状，然后转移到注射器中，注射到生理盐水中，三天不溃散，可注射时间为15min，注射到模具中，然后放入恒温恒湿箱(温度37℃，湿度98％)中固化成型，固化3d后，抗压强度为18MPa。实施例2一种含生物玻璃的硫酸钙骨水泥(注射型)，通过如下方法制备方法：将实施例1制备的α-半水硫酸钙55份，二水硫酸钙5份，生物玻璃38份，羧甲基纤维素钠1.9份，氯化锶0.1份，通过机械研磨使粉体混合均匀，然后按照固液比1:0.4添加注射用水，搅拌成泥状，然后转移到注射器中，注射到生理盐水中，三天不溃散，可注射时间为11min，注射到模具中，然后放入恒温恒湿箱(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含生物玻璃的硫酸钙骨水泥，其特征在于，由粉体和固化液按照1：0.3~0.8的比例组成，所述粉体的各组分按质量百分比计为：硫酸钙盐50%~85%、生物玻璃10%~45%、有机添加剂1%~5%、无机添加剂0.1%~3%，所述粉体经研磨混合制得。/n

【技术特征摘要】
1.一种含生物玻璃的硫酸钙骨水泥，其特征在于，由粉体和固化液按照1：0.3~0.8的比例组成，所述粉体的各组分按质量百分比计为：硫酸钙盐50%~85%、生物玻璃10%~45%、有机添加剂1%~5%、无机添加剂0.1%~3%，所述粉体经研磨混合制得。


2.根据权利要求1所述的含生物玻璃的硫酸钙骨水泥，其特征在于，所述固化液为注射用水或生理盐水。


3.根据权利要求1所述的含生物玻璃的硫酸钙骨水泥，其特征在于，所述生物玻璃的粒径为10μm~500μm。


4.根据权利要求1所述的含生物玻璃的硫酸钙骨水泥，其特征在于，所述无机添加剂为氯化锶、柠檬酸钠和硫酸镁中的一种或几种。


5.根据权利要求1所述的含生物玻璃的硫酸钙骨水泥，其特征在于，所述有机添加剂为海藻酸钠、透明质酸钠、壳聚糖、羟丙甲纤维素和羧甲基纤维素钠中的一种或几种。


6.根据权利要求1所述的含生物玻璃的硫酸钙骨水泥，其特征在于，所述硫酸钙盐为α-半水硫酸钙，或α-半水硫酸钙和二水硫酸钙按质量比99：1~90：10的组合。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张旗，张铁，代春初，司旭，祝超，胡丽，叶莹，
申请(专利权)人：湖北联结生物材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42