一种抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于骨损伤修复医用材料领域，公开了一种抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥及其制备方法与应用。本发明专利技术的复合型磷酸钙骨水泥包括磷酸钙骨水泥，及其质量分数0.2～3％的羟丙苯酸‑g‑壳聚糖；所述的羟丙苯酸‑g‑壳聚糖由3,4‑二羟基苯基丙酸或3,4‑二羟基苯基乙酸，和壳聚糖偶联得到。本发明专利技术复合型磷酸钙骨水泥相比普通的磷酸钙骨水泥具有更优良的生物相容性，利用Dopa‑CS优越的粘附性能以及CS本身良好的生物相容性，提高磷酸钙骨水泥的强度、抗溃散性能以及生物相容性，还能保持磷酸钙骨水泥原有的固化特性并对其固化时间影响不大，且显著提高了抗溃散性能及抗压强度，可应用于骨损伤修复领域中。

An anti collapsing and high strength composite calcium phosphate cement and its preparation and Application

The invention belongs to the field of bone injury repair medical materials, and discloses a composite calcium phosphate cement with high collapsibility and high strength, and a preparation method and application thereof. The composite calcium phosphate cement of the invention includes calcium phosphate cement and 0.2 to 3% hydroxypropyl benzoic acid g chitosan, and the hydroxypropionic acid g chitosan is coupled with 3,4, two hydroxyphenylpropionic acid or 3,4 hydroxyphenyl acetic acid, and chitosan. The composite calcium phosphate cement has better biocompatibility than the ordinary calcium phosphate cement. Using the superior adhesion properties of Dopa CS and the good biocompatibility of CS itself, the strength, anti collapsibility and biocompatibility of calcium phosphate cement can be improved, and the original cement of calcium phosphate cement can be maintained. It has little effect on curing time, and significantly improves anti collapsibility and compressive strength. It can be applied to the field of bone repair.

【技术实现步骤摘要】
一种抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥及其制备方法与应用
本专利技术属于骨损伤修复医用材料领域，特别涉及一种抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥及其制备方法与应用。
技术介绍
人工骨修复骨缺损是一种全新的治疗模式，是目前医学研究的热点问题之一。磷酸钙骨水泥(CPC)是由一种或多种磷酸钙固相粉末和固化液组成，在生理条件下可自行固化，其固化产物与骨组织的无机成分极为相似，晶相结构亦与骨组织相近。更重要的是这种材料可以很容易地注入并适应缺损的形状，在植入骨缺损部位后可逐渐降解，避免二次手术的痛苦使得其在骨修复临床应用上具有显著的优越性与广阔市场。但该材料体系具有力学强度不够，韧性较差，特别是抗溃散性差，注射过程中可被手术中的血液冲散等缺点，因此，提高磷酸钙骨水泥的力学性能和抗溃散性能，成为CPC骨水泥体系今后发展的主要方向。目前有不少研究学者通过加入有机高分子材料来提高骨水泥的抗溃散性能，Ishikawa等(Ishikawa,K.etal.Biomaterials,(1995)16(7):527-532.)通过在骨水泥固化液中加入海藻酸钠大大提高了骨水泥的抗溃散性能，但是研究发现海藻酸钠会延长骨水泥的固化时间以及降低骨水泥的抗压强度。Takechi等(Takechi,M.etal.JMaterSci:MaterMed(1996)7:317.)研究发现在骨水泥中加入壳聚糖不仅可以提高骨水泥的抗溃散性能，而且有更好的骨传导性和生物活性，但是机械强度低于添加海藻酸钠的骨水泥。总而言之，上述添加剂在一定程度上改善了骨水泥的抗溃散性能，但不能保持其原有的固化特性，且降低了植入体的强度。
技术实现思路
为了克服上述现有技术磷酸钙骨水泥在注射过程中自固化之前由于体液的浸泡与冲刷而引起的无法自固化或溃散的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥。本专利技术磷酸钙骨水泥综合性能好、压缩强度高、抗溃散性好，实现了抗溃散性能的提高并且不降低磷酸钙骨水泥的抗压强度。本专利技术另一目的在于提供一种上述抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥的制备方法。本专利技术再一目的在于提供上述抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥在骨损伤修复领域中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥组合物，包括磷酸钙骨水泥，及其质量分数0.2～3％的羟丙苯酸-g-壳聚糖(Dopa-CS)。所述的羟丙苯酸-g-壳聚糖由3,4-二羟基苯基丙酸或3,4-二羟基苯基乙酸，和壳聚糖偶联得到。所述羟丙苯酸-g-壳聚糖的接枝率优选为5～30％，更优选为7～15％。所述的羟丙苯酸-g-壳聚糖由3,4-二羟基苯基丙酸或3,4-二羟基苯基乙酸，与壳聚糖经本领域常规的酰化反应得到。具体可通过以下方法制备得到：将壳聚糖溶于酸液中，并调节pH为4～5；将3,4-二羟基苯基丙酸或3,4-二羟基苯基乙酸，和碳二亚胺盐酸盐溶解于乙醇溶液，加入上述壳聚糖溶液中，搅拌反应，得到羟丙苯酸-g-壳聚糖。所用壳聚糖与，3,4-二羟基苯基丙酸或3,4-二羟基苯基乙酸的摩尔比为1：0.2～1：2。所述的乙醇溶液中水和无水乙醇的体积比优选为1:1。所述的酸液优选为盐酸溶液，更优选为1M的盐酸溶液。所述调节pH可使用碱液，如氢氧化钠溶液，优选为5M的氢氧化钠溶液。所述搅拌反应可在室温下进行。所述搅拌反应过程中，优选保持pH为4.5～5.0。所述搅拌反应后产物可在分别在pH＝5的HCl溶液、水中透析，冻干，得到纯化后产物。所述羟丙苯酸-g-壳聚糖可配成溶液再与磷酸钙骨水泥混合，得到本专利技术抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥。所述溶液的浓度优选为0.1～3wt％。所述溶液的溶剂优选为柠檬酸溶液，更优选为0.1M的柠檬酸溶液。本专利技术中，所述的磷酸钙骨水泥为本领域常规使用的磷酸钙骨水泥即可，如可为“α-磷酸三钙-磷酸氢钙-碳酸钙”系统骨水泥，“α-磷酸三钙-磷酸二氢钙-碳酸钙”系统骨水泥，“α-磷酸三钙-磷酸四钙-磷酸氢钙”系统骨水泥，或“α-磷酸三钙-磷酸二氢钙”系统骨水泥中的至少一种。本专利技术还提供一种上述抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥的制备方法。具体为将磷酸钙骨水泥和羟丙苯酸-g-壳聚糖混合均匀得到。所述羟丙苯酸-g-壳聚糖可配成溶液再与磷酸钙骨水泥混合，得到本专利技术抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥。所述溶液的浓度优选为0.1～3wt％。所述溶液的溶剂优选为柠檬酸溶液，更优选为0.1M的柠檬酸溶液。进一步的，所述制备方法具体为将所述羟丙苯酸-g-壳聚糖溶于0.1M的柠檬酸溶液中，得到浓度为0.1～3wt％的溶液，再与磷酸钙骨水泥混合，得到本专利技术抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥。所述磷酸钙骨水泥与溶液的质量体积比优选为g/mL，1:0.3～1:0.7。本专利技术的抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥相比普通的磷酸钙骨水泥具有更优良的生物相容性，不延长固化时间，显著提高了抗溃散性能及抗压强度，可应用于骨损伤修复领域中。将本专利技术复合型磷酸钙骨水泥经医用器械直接植入手术部位，进行临床应用。本专利技术的抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥在普通磷酸钙骨水泥的基础上，添加具有良好生物相容性、可降解性以及粘结性能的Dopa-CS，巧妙地利用Dopa-CS优越的粘附性能以及CS本身良好的生物相容性，提高磷酸钙骨水泥的强度、抗溃散性能以及生物相容性。既有由于壳聚糖(CS)自身的一系列优良性能而获得更好的生物相容性，又由于羟丙苯酸(Dopa)类多巴胺结构具备的粘附性能大大提高了磷酸钙骨水泥的抗溃散性能和抗压强度，还能保持磷酸钙骨水泥原有的固化特性并对其固化时间影响不大。本专利技术的抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥可以为骨损伤修复医用材料带来更优良的生物医学功能，并可取得更好的临床应用效果，具有良好的应用前景。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：(1)本专利技术首次将Dopa-CS成功地应用到磷酸钙骨水泥中，得到的复合骨水泥的既保持了固化时间短的特性，又显著提高了磷酸钙骨水泥的抗溃散性能：抗溃散时间超过120分钟，抗溃散能力系数大于70％，很好地满足磷酸钙骨水泥在固化过程中不发生溃散的要求。而未添加Dopa-CS的磷酸钙骨水泥的抗溃散时间不超过10分钟，抗溃散能力系数小于40％。(2)本专利技术加入Dopa-CS不改变原磷酸钙骨水泥的自行固化特性，而且不改变固化后水化产物的组成(其水化成份仍为羟基磷灰石)。(3)经测试，本专利技术中Dopa-CS的加入对磷酸钙骨水泥的机械性能产生较大的提高。(4)本专利技术所得的含Dops-CS的磷酸钙骨水泥具有良好的生物医学性能，可取得更好的临床应用效果，具有良好的应用前景。(5)本专利技术将Dopa-CS的应用拓展到制备磷酸钙骨水泥生物活性骨损伤修复医用材料，既为提高磷酸钙骨水泥的性能开拓了新途径，也为Dopa-CS开辟了一个新的应用领域。同时壳聚糖来源丰富，与Dopa的反应简单可控，Dopa-CS的生物性能优异。采用Dopa-CS作为磷酸钙骨水泥抗溃散剂与其他高分子材料相比，具有可生物降解，生物相容性好等优势，将产生良好的社会效益和经济效益。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。下列实施例中涉及的物料均可从商业渠道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥组合物，其特征在于：包括磷酸钙骨水泥，及其质量分数0.2～3％的羟丙苯酸‑g‑壳聚糖；所述的羟丙苯酸‑g‑壳聚糖由3,4‑二羟基苯基丙酸或3,4‑二羟基苯基乙酸，和壳聚糖偶联得到。

【技术特征摘要】
1.一种抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥组合物，其特征在于：包括磷酸钙骨水泥，及其质量分数0.2～3％的羟丙苯酸-g-壳聚糖；所述的羟丙苯酸-g-壳聚糖由3,4-二羟基苯基丙酸或3,4-二羟基苯基乙酸，和壳聚糖偶联得到。2.根据权利要求1所述的抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥组合物，其特征在于：所述羟丙苯酸-g-壳聚糖的接枝率为5～30％。3.根据权利要求1所述的抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥组合物，其特征在于：所述的羟丙苯酸-g-壳聚糖由3,4-二羟基苯基丙酸或3,4-二羟基苯基乙酸，与壳聚糖经酰化反应得到，具体通过以下方法制备得到：将壳聚糖溶于酸液中，并调节pH为4～5；将3,4-二羟基苯基丙酸或3,4-二羟基苯基乙酸，和碳二亚胺盐酸盐溶解于乙醇溶液，加入上述壳聚糖溶液中，搅拌反应，得到羟丙苯酸-g-壳聚糖。4.根据权利要求3所述的抗溃散且高强度的复合型磷酸钙骨水泥组合物，其特征在于：所用壳聚糖与，3,4-二羟基苯基丙酸或3,4-二羟基苯基乙酸的摩尔比为1：0.2～1：2。5.根据权利要求3所述的抗溃散且高强度的复合型...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁珊，刘树英，李双丽，刘学斌，周长忍，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44