一种人工骨修复材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种人工骨修复材料，主要由以下质量百分含量的原料制成：磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物，50～95％，磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液，5～50％。该人工骨修复材料具有良好的可注射和可塑形性能，能快速固化，还具有良好的生物相容性、力学强度和高密度诱导能力。本发明专利技术还公开了上述人工骨修复材料的制备方法，该制备方法工艺简洁、易于控制。本发明专利技术还进一步公开了上述人工骨修复材料作为骨缺损修复材料的应用。

Artificial bone repairing material and preparation method and application thereof

The invention discloses an artificial bone repair material, which is mainly made of the following raw materials: calcium hydrogen phosphate dihydrate, tetracalcium phosphate and trisodium citrate compound, 50-95%, sodium phosphate aqueous solution and polyvinylpyrrolidone aqueous solution, 5-50%. The artificial bone repair material has good injectability and plasticity, rapid solidification, good biocompatibility, mechanical strength and high density induction ability. The invention also discloses a preparation method of the artificial bone repair material, the preparation method is simple and easy to control. The invention further discloses the application of the artificial bone repair material as a bone defect repair material.

【技术实现步骤摘要】
一种人工骨修复材料及其制备方法和应用
本专利技术属于人工骨
，具体涉及一种人工骨修复材料及其制备方法和应用。
技术介绍
创伤，关节重建等所致的骨缺损修复一直是临床面临的难题。近年来，新型骨移植材料的研究与应用取得重大进展。然而骨修复材料的吸收性及优良的生物力学性能，还需不断提高。此外特别重要的是如何提高骨再生材料的生物活化性能以期达到接近天然骨的构建水平，如何使生物材料达到募集宿主细胞的作用并且具有高效可持续性，从而达到良好的血管化和骨再生能力仍旧是骨科研究领域的首要难题。迄今为止，骨再生医学在种子细胞、生物材料及组织构建的理论研究均有显著进展。但构建生物活化、力学强度匹配、具有高度骨诱导能力及可达到完全骨整合的骨修复材料仍是一项空白和挑战。本专利技术申请人早期的研究结果表明，在骨修复材料领域首次提示：基于磷石灰的骨复合修复材料具有显著骨修复的作用。这个重要的新发现使研发新型的可注射可塑形的快速固化人工骨修复材料有望成为具有实际临床应用前景的骨生物替代材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供的一种人工骨修复材料，该人工骨修复材料具有良好的可注射和可塑形性能，能快速固化，还具有良好的生物相容性、力学强度和高密度诱导能力。本专利技术的目的还在于提供上述人工骨修复材料的制备方法，该制备方法工艺简洁、易于控制。本专利技术的目的还在于提供上述人工骨修复材料作为骨缺损修复材料的应用。本专利技术的上述第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种人工骨修复材料，主要由以下质量百分含量的原料制成：磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物，50～95％，磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液，5～50％。优选的，所述磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物中，所述磷酸氢钙二水合物和磷酸四钙混合物的钙磷摩尔比为1.5～2.0：1。优选的，所述磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物中，所述柠檬酸三钠的用量占磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物总质量的4～6％。优选的，所述磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液中，所述磷酸钠水溶液的初始质量百分含量为0.01～0.2％，所述聚乙烯吡咯烷酮水溶液的初始质量百分含量为0.01～0.2％，采用磷酸钠水溶液滴定聚乙烯吡咯烷酮水溶液，调整pH值至7.3～7.4，得磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液。磷酸钠水溶液能用于改善磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物的流变特性。本专利技术的上述第二个目的是通过以下技术方案来实现的：上述的人工骨修复材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按用量关系，选取磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠，研磨过筛后，得磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物；(2)选取磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液，采用磷酸钠水溶液滴定聚乙烯吡咯烷酮水溶液，调整pH值至7.3～7.4，得磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液；(3)按用量关系将步骤(1)中的磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物与步骤(2)中的磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液混合搅拌，即制得可注射可塑形快速固化人工骨修复材料。在该人工骨修复材料的制备方法中：优选的，步骤(1)中研磨后过筛，得直径为10～80μm的磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物。优选的，步骤(3)中混合搅拌时间为45～150s。本专利技术的上述第三个目的是通过以下技术方案来实现的：上述的人工骨修复材料作为骨缺损修复材料的应用。本专利技术中的人工骨修复材料使用时，易于操作、塑型方便、可快速固化，且材料力学强度符合天然骨性能，能最大限度减少创伤，降低手术难度、减少病人痛苦和治疗费用。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术中的新型骨修复材料骨再生作用强，通过磷酸钙水泥硬化形成羟基磷灰石并重塑天然骨质，通过破骨细胞再吸收形成新骨；(2)本专利技术中的新型骨修复材料能快速固化，在常规条件下能在很短的时间内固化，4分30秒以内固化；(3)本专利技术中的骨修复材料可注射植入，也可手工植入，方便术中操作；(4)本专利技术中的骨修复材料可在水中，血液中，培养液中固化，方便术中冲洗；(5)本专利技术中的骨修复材料等温，硬化时不会释放任何潜在的破坏性热量，避免热损伤；(6)本专利技术中的骨修复材料能在X线中显影，便于术后复查。附图说明图1为本专利技术实施例1中制备的人工骨修复材料，其为膏状，具有可注射性能；图2为本专利技术实施例1中制备的人工骨修复材料的力学性能中的抗弯曲强度；图3为本专利技术实施例1中制备的人工骨修复材料的力学性能中的弹性模量；图4为本专利技术实施例1中制备的人工骨修复材料的力学性能中的新裂功；图5为本专利技术实施例1中制备的人工骨修复材料的固化后转化为羟基磷灰石的电镜扫描图；图6为本专利技术实施例1中制备的人工骨修复材料的固化后转化为羟基磷灰石的XRD衍射图；图7为本专利技术实施例1中制备的人工骨修复材料与CPC(对照组自固化磷酸钙人工骨)的生物相容性，其中图a-c为CPC组，图d-f为新型骨材料(本专利技术中的人工骨修复材料)；图8为本专利技术实施例1中制备的人工骨修复材料和CPC的成骨作用，A图为矿物合成沉积染色，B图为矿物合成沉积量化；图9为本专利技术实施例1中制备的人工骨修复材料和CPC的骨缺损修复作用，A图是对照组CPC材料修复骨缺损，B图是本专利技术材料修复骨缺损图，C图是本专利技术材料修复骨缺损放大图，其中1是宿主原有骨，2是新生骨，3是新生血管，4是成骨细胞，5是破骨细胞。具体实施方式实施例1本实施例提供的人工骨修复材料，由以下质量百分含量的原料制成：磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物，50％，磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液，50％。其中：磷酸氢钙二水合物和磷酸四钙混合物的钙磷摩尔比为1.5：1。柠檬酸三钠的用量为磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物总质量的5％。磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液中，磷酸钠水溶液的初始质量百分含量为0.1％，聚乙烯吡咯烷酮水溶液的初始质量百分含量为0.1％，采用磷酸钠水溶液滴定聚乙烯吡咯烷酮水溶液，调整pH值至7.3，得磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液。该人工骨修复材料的制备方法如下：(1)按用量关系，选取磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠，研磨过筛后，得直径为10～80μm的磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物；(2)选取磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液，采用磷酸钠水溶液滴定聚乙烯吡咯烷酮水溶液，调整pH值至7.3，得磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液；(3)按用量关系将步骤(1)中的磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物5g与步骤(2)中的磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液5g混合搅拌45～150s，置入注射容器内待用，混合物经注射容器注入容器中，形成新型骨修复材料备用。检测检测可注射性能、固化时间、力学性能、孔隙率、生物相容性和成骨诱导分化作用。本实施例制备的人工骨修复材料，其为膏状，具有可注射性能，如图1所示。本实施例制备的人工骨修复材料的力学性能包括抗弯曲强度、弹性模量和新裂功，分别如图2-4中所示，从图2-4中可以看出，新型骨替代材料的力学性能优于传统CPC(自固化磷酸钙人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人工骨修复材料，其特征是主要由以下质量百分含量的原料制成：磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物，50～95％，磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液，5～50％。

【技术特征摘要】
1.一种人工骨修复材料，其特征是主要由以下质量百分含量的原料制成：磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物，50～95％，磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液，5～50％。2.根据权利要求1所述的人工骨修复材料，其特征是：所述磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物中，所述磷酸氢钙二水合物和磷酸四钙混合物的钙磷摩尔比为1.5～2.0：1。3.根据权利要求1所述的人工骨修复材料，其特征是：所述磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物中，所述柠檬酸三钠的用量为磷酸氢钙二水合物、磷酸四钙和柠檬酸三钠复合物总质量的4～6％。4.根据权利要求1所述的人工骨修复材料，其特征是：所述磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液中，所述磷酸钠水溶液的初始质量百分含量为0.01～0.2％，所述聚乙烯吡咯烷酮水溶液的初始质量百分含量为0.01～0.2％，采用磷酸钠水溶液滴定聚乙烯吡咯烷酮水溶液，调整pH值至7.3～7.4，得磷酸钠水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的混合溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亮，包良笑，赵宝红，
申请(专利权)人：赵亮，
类型：发明
国别省市：广东,44