一种复合骨水泥材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种复合骨水泥，原材料包括粉相、液相，粉相包括如下质量百分比的组分：30％～90％的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球、10％～50％的双相磷酸钙（BCP)、0.5％～5％的人发角蛋白、0.8％～3％的过氧化苯甲酰(BPO)、4％～14％的二氧化锆(ZrO2）；液相包括如下质量百分比的组分：97％～99.5％的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、0.5％～3％的N，N

【技术实现步骤摘要】
一种复合骨水泥材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医疗材料
，具体涉及一种复合骨水泥材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于人口老龄化的加剧，每年因骨质疏松、骨肿瘤、骨髓炎、创伤等疾病导致大量的骨缺陷或损伤。其中患有骨质疏松症和关节炎的患者占所有慢性病人数的一半以上，严重影响老年人的生活质量。目前临床上治疗骨缺损主要有自体骨移植，异体骨移植和人工骨修复，自体骨移植虽然骨诱导性强，但是取骨需另行切口，增加创伤，术后取骨区可能长期疼痛，另外来源较少，不能满足大量骨移植。异体骨移植虽然来源较为广泛，但是成骨活性以及组织相容性都较差，容易造成免疫排异反应，导致移植失败。人工骨修复材料由于具有良好的生物相容性和骨传导性，因此具有广阔的研究前景。
[0003]骨水泥作为一种重要的人工骨修复材料已经用于临床长达半个世纪，在发展过程中形成了两大体系：有机类的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(polymethylmethacrylatebone cement, PMMA)和无机类的磷酸钙骨水泥(Calcium Phosphate Cement,CPC)，磷酸镁骨水泥(Magnesium PhosphateCement, MPC)以及硫酸钙骨水泥(Calcium Sulfate Cement, CSC)。虽然无机类骨水泥具有良好的生物相容性，但是其固化时间长，粘结性能差，抗水性能及抗溃散性能差，崩解的块体容易造成血管堵塞，机械性能难以与人体正常骨相匹配，造成使用领域局限性大。因此，目前全球临床中仍将易于注射，快速成型，可塑性较好，固化后具有良好的机械性能和稳定的性能的PMMA 骨水泥作为“黄金标准”对患者进行治疗。
[0004]但随着 PMMA 骨水泥在临床的应用和随访，也发现了许多不足之处，如不能降解、缺乏生物活性、聚合时温度高容易造成周围组织坏死等。虽然在市场上已经有很多 PMMA 骨水泥成品，但是它的缺点也是不容忽视的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了改善上述缺点，提供一种新型复合骨水泥材料及其制备方法，利用双相磷酸钙和人发角蛋白的性能优势，通过机械复合，在保证PMMA骨水泥易注射、满足力学性能标准ISO5833下，使PMMA骨水泥降低聚合温度，延长操作时间，提高其生物活性、生物相容性。获得一种综合性能较良好的复合骨水泥材料，为骨科关节置换，固定假体，以及脊柱和肿瘤手术骨水泥提供新的思路和方法。
[0006]为此，本专利技术提供一种复合骨水泥材料，其按照固液比1.0～4.0g/mL，在搅拌均匀的粉相中加入液相，搅拌充分后，注入事先模具中，静置脱模后得到骨水泥；其中，所述粉相包括如下质量百分比的组分：30％～90％的聚甲基丙烯酸甲酯微球、10％～50％的双相磷酸钙、0.3％～5％的人发角蛋白、0 .8％～3％的过氧化苯甲酰、4％～14％的二氧化锆固相粉末研磨混匀；优选地，所述粉相包括如下质量百分比的组分：50％～70％的聚甲基丙烯酸甲酯微球、30％～40％的双相磷酸钙、0.5％～2％的人发角蛋
白、1.2％～2％的过氧化苯甲酰、8％～12％的二氧化锆固相粉末研磨混匀；所述液相包括如下质量百分比的组分：97％～99.5％的甲基丙烯酸甲酯、0.5％～3％的N，N
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二甲基对甲苯胺、0.05%～1%的对苯二酚，液相混匀；优选地，所述液相包括如下质量百分比的组分：98％～99％的甲基丙烯酸甲酯、1％～2％的N，N
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二甲基对甲苯胺、0.1%～0.5%的对苯二酚，液相混匀。
[0007]优选地，固相研磨混匀的转速为300—500r/min，研磨30
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60min。更优选地，固相研磨结束后要把团聚成块以及贴壁的粉末破碎，并用药匙搅拌混合均匀。
[0008]在另一优选实施方式中，液相混匀采用漩涡混匀仪混匀，其转速为1000
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1500r/min，持续10
‑
15s。
[0009]优选实施方式中，在搅拌均匀的骨水泥粉相中加入液相，搅拌充分后灌注注射器中，通过去针头的注射器前端孔注入事先消毒的模具中，静置20
‑
40分钟，脱模后于37℃、100%湿度中保存48h得到骨水泥。
[0010]优选地，聚甲基丙烯酸甲酯微球分子量为60000～120000，粒径大小为50～100um，质量百分比为30％～90％。
[0011]对于双相磷酸钙，其具体的制备方法为：（1）将两种粉剂配料与玛瑙球按照球料比1：2干法混匀，球磨5~8h，过200～300目筛，获得双相磷酸钙粉末，质量百分比为10％～50％；其中，所述两种粉剂是分子量为400～800的羟基磷灰石，分子量为200～400的β
‑
磷酸三钙，且羟基磷灰石在双相磷酸钙中的质量比为25%—50%，β
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磷酸三钙在双相磷酸钙中的质量比为50%—75%。
[0012]所述人发角蛋白的制备方法为：人发经清洗、脱脂、研磨，过100～300目筛得到人发角蛋白粉末，质量百分比为0.5％～5％。
[0013]优选实施方式中，所述粉相、液相的质量体积比为2.0～3.0g/mL。
[0014]本专利技术提出的一种人发角蛋白/BCP/PMMA复合骨水泥材料及制备方法，所制备的骨水泥力学强度，可操作性良好，降低聚合温度，延长操作时间，且加入的BCP提高生物活性，加入的人发角蛋白使其生物相容性更好，在临床骨组织修复领域具有广阔的应用前景。
附图说明
[0015]图1：制备双相磷酸钙粉末的XRD图谱。
[0016]图2：人发角蛋白/BCP/PMMA复合骨水泥与纯PMMA骨水泥的表面形貌对比图及EDS能谱图。其中，A为SBF模拟液浸泡前纯PMMA骨水泥；B为SBF模拟液浸泡前人发角蛋白/BCP/PMMA复合骨水泥；C为SBF模拟液浸泡21天后纯PMMA骨水泥；D为SBF模拟液浸泡21天后人发角蛋白/BCP/PMMA复合骨水泥。E为复合骨水泥EDS能谱图）。
[0017]图3：人发角蛋白/BCP/PMMA复合骨水泥（不同含量角蛋白）细胞毒性
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吸光值OD对比图。
[0018]图4：人发角蛋白/BCP/PMMA复合骨水泥（不同含量角蛋白）细胞相对增值率对比图。
具体实施方式
[0019]以下实施例是针对本专利技术的材料特征和制备方法所展开的一系列详细描述，不能
凭此理解为是对本专利技术权利要求的限制。还需指出的是，在不脱离本专利技术构思的前提下所做出的若干替换和改进，都属于本专利技术的保护范围。
[0020]现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：实施例1：1、复合骨水泥材料的制备方法1) 粉相的制备：双相磷酸钙，其具体的制备方法为：（1）将两种粉剂配料（羟基磷灰石在双相磷酸钙的质量比为30%，β
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磷酸三钙在双相磷酸钙中的质量比为70%。）与玛瑙球按照球料比1：2干法混匀，球磨8h，过200目筛，获得双相磷酸钙粉末，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合骨水泥材料，其特征在于，按照固液比1.0～4.0g/mL，在搅拌均匀的粉相中加入液相，搅拌充分后，注入事先模具中，静置脱模后得到骨水泥；其中，所述粉相包括如下质量百分比的组分：30％～90％的聚甲基丙烯酸甲酯微球、10％～50％的双相磷酸钙、0.3％～5％的人发角蛋白、0 .8％～3％的过氧化苯甲酰、4％～14％的二氧化锆固相粉末研磨混匀；所述液相包括如下质量百分比的组分：97％～99.5％的甲基丙烯酸甲酯、0.5％～3％的N，N
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二甲基对甲苯胺、0.05%～1%的对苯二酚，液相混匀。2.根据权利要求1所述复合骨水泥材料，其特征在于，固相研磨混匀的转速为300—500r/min，研磨30
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60min。3.根据权利要求2所述复合骨水泥材料，其特征在于，固相研磨结束后要把团聚成块以及贴壁的粉末破碎，并用药匙搅拌混合均匀。4.根据权利要求1所述复合骨水泥材料，其特征在于，液相混匀采用漩涡混匀仪混匀，其转速为1000
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1500r/min，持续10
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15s。5.根据权利要求1所述复合骨水泥材料，其特征在于，在搅拌均匀的骨水泥粉相中加入液相，搅拌充分后灌注注射器中，通过去针头的注射器前端孔注入事先消毒的模具中，静置20
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40分钟，脱模后于37℃、100%湿度中保存48h得到骨水泥。6.根据权利要求1所述复合骨水泥材料，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛亚迪，李志刚，牛康民，危岩，王海峰，姜乃生，伍英，李宏福，唐雯，阮志，
申请(专利权)人：北京中瑞联合生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：