一种羟基磷灰石-丝素蛋白复合物增强的磷酸钙骨水泥及其制备方法技术

本发明专利技术要求保护羟基磷灰石-丝素蛋白(HA-SF)复合物增强的磷酸钙骨水泥及其制备方法，其制备方法如下，在磷酸钙骨水泥粉末中掺入1～4wt.％的羟基磷灰石-丝素蛋白复合物，以丝素蛋白溶液作为调和液，按L/P＝0.33～0.4mL/g的液固比进行调和，固化得到羟基磷灰石-丝素蛋白增强的磷酸钙骨水泥。本发明专利技术磷酸钙骨水泥制备中使用的羟基磷灰石-丝素蛋白复合物在磷酸钙骨水泥/丝素蛋白(CPC/SF)体系中能有效改善有机无机两相之间的界面相容性，提高界面结合力，从而改善磷酸钙骨水泥的力学性能；以丝素蛋白溶液作固化液可以有效改善磷酸钙骨水泥的抗溃散性能，改善骨水泥力学性能，以满足临床应用的基本要求。

【技术实现步骤摘要】
一种羟基磷灰石-丝素蛋白复合物增强的磷酸钙骨水泥及 其制备方法
本专利技术涉及医药
，具体涉及手术中最常采用的填充材料，特别涉及一种 羟基磷灰石-丝素蛋白增强磷酸钙骨水泥及其制备方法。
技术介绍
骨质疏松性或创伤性骨折十分常见。在美国，每年约有150万例骨质疏松性骨 折，其中发生于脊柱为75万例，远高于心脏病等其它疾病，医疗护理费在1995年即超过 138亿美元，预计2030年将大于600亿美元。椎体压缩骨折（Vertebral Compression Fractures，VCF)不仅发生率高，而且后果严重，椎体压缩骨折导致的脊柱畸形逐步影响肺、 胃肠功能，还可能引起慢性背痛、失眠、活动减少等，导致生活质量急剧下降，报告显示5年 内的死亡率达34%。 日益盛行的微创治疗，如经皮椎体成形术（Percutaneous vertebroplasty, PVP) 和经皮椎体后凸成形术（Percutaneous kyphoplasty, PKP),能迅速缓解患者疼痛,使骨折 椎体复位，改善肺功能，显示出极大的优越性。 目前，临床上PVP/PKP手术中最常采用的填充材料是聚甲基丙烯酸甲酯 (Polymethylmethacrylate, PMMA)。然而PMMA存在很多的缺点：聚合用单体有一定的毒性 且聚合物生物相容性较差，聚合反应过程大量放热损伤周围组织，同时其力学强度远高于 周围自然骨易形成应力遮挡。这些缺点导致了 PMMA在临床应用时常常会发生一些严重的 并发症。 而磷酸I丐骨水泥（Calcium phosphate cement, CPC)固化终产物为轻基磷灰石 (Hydroxyapatite, HA)，与人体骨组织的无机成分极其相似，表现出优异的生物相容性、 良好的骨传导能力，此外，CPC能自固化且放热极少，可注射塑形、能缓慢降解，并且能负 载各种药物及生长因子[Zhang J, Liu W, Schnitzler V，Tancret F, Bouler J-M. Calcium phosphate cements for bone substitution: Chemistry, handling and mechanical properties. Acta Biomaterialia. 2013]。因此，吸引了越来越多的研究者和骨科医生的关 注。但是，CPC力学强度较低，脆性大，同时存在固化时间长、粘结性差的缺点，这些都限制 了其应用范围，无法满足PVP/PKP的要求。 目前，解决上述问题的主要方法是将CPC与可降解高分子聚合物进行复合。大量 的有机合成高聚物都被尝试应用于改善CPC的力学性能。现在已有将聚乳酸-羟基乙酸共 聚物（poly (lactic-co-glycolic acid)，PLGA)微颗粒复合到CPC中对固化时间和终产物无 明显影响，PLGA比例达到30wt%时，压缩强度由12MPa提高到24MPa，弹性模量由2GPa提 高到8GPa。但可降解高分子降解产生的酸性化合物对周围组织有一定的副作用。而诸多天 然高聚物所含蛋白、多糖与人体组织相似，因而具备独特优势。 丝素蛋白（Silk fibroin, SF)是一种天然蛋白，含有包括人体必须氨基酸在内的 十八种氨基酸，如：甘氨酸（Gly)、丙氨酸（Ala)、丝氨酸（Ser)。大量研究表明丝素蛋白具有 良好的生物相容性、可降解性、优异的力学性能和可修饰性，因而有着广泛的应用前景。谢 瑞娟等人将丝素粉末与CPC进行复合，研究发现，丝素比例在0?3%范围内，凝固时间随 着丝素比例的增加而缩短；当丝素比例由3%增加到4%时，CPC/SF复合材料调制不匀，不 具注射性；复合SF能提高CPC的弯曲强度，从0. 9MPa提高到5. 3MPa(2% )[谢瑞娟，邓启 明，詹鸿洲.CPC/SF复合材料的制备。纺织学报.2009 ;30:5-9]。然而由于无机相与有机 相之间的界面相容性较差，两相结合力差，难以大幅提高CPC的力学强度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种羟基磷灰石-丝素蛋白复合物增强的磷 酸钙骨水泥及其制备方法，以满足PVP/PKP的应用要求。 为解决上述问题，本专利技术第一方面提供的技术方案是：一种羟基磷灰石-丝素蛋 白复合物增强的磷酸钙骨水泥的制备方法， 其特征在于，包括如下步骤： 在磷酸钙骨水泥粉末中掺入1?4wt. %的羟基磷灰石-丝素蛋白复合物，以丝 素蛋白溶液作为调和液，按L/P = 0. 33?0. 4mL/g的液固比进行调和，固化得到羟基磷灰 石-丝素蛋白增强的磷酸钙骨水泥。 优选地，所述丝素蛋白溶液浓度为4?10wt. %。 优选地，所述的羟基磷灰石-丝素蛋白复合物是通过共沉淀法制备得到，其中羟 基磷灰石：丝素蛋白重量比=8:2?6:4。 优选地，所述固化为0. 5h后脱模，然后置于37°C、100%相对湿度环境中固化。 本专利技术第二方面提供一种羟基磷灰石-丝素蛋白增强的磷酸钙骨水泥组合物，其 特征在于，其组成及重量比为，磷酸钙骨水泥粉末和羟基磷灰石-丝素蛋白复合物的重量 比为 96-99% : 1-4%。 本专利技术第三方面提供一种羟基磷灰石-丝素蛋白增强的磷酸钙骨水泥，其为重量 比为96-99% : 1-4%的磷酸钙骨水泥粉末和羟基磷灰石-丝素蛋白复合物，用丝素蛋白溶 液以L/P = 0. 33?0. 4mL/g液固比调和成糊状，固化得到。 本专利技术第四方面提供一种羟基磷灰石-丝素蛋白增强的磷酸钙骨水泥的用途，其 用于制备椎体成形术用的骨水泥。 优选地，所述椎体成形术包括经皮椎体成形术PVP和经皮椎体后凸成形术PKP。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点： 1.本专利技术磷酸钙骨水泥制备中使用的羟基磷灰石-丝素蛋白复合物是一种有机 无机复合物，在CPC/SF体系中能有效改善有机无机两相之间的界面相容性，提高界面结合 力从而改善磷酸钙骨水泥的力学性能。 2.丝素蛋白这种天然高分子生物相容性好，且其分子连富含大量羟基、羧基等基 团，能诱导羟基磷灰石沉积，改善骨水泥力学性能。 3.以丝素蛋白溶液作固化液可以有效改善磷酸钙骨水泥的抗溃散性能，以满足临 床应用的基本要求。 【附图说明】 下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述： 图1是本专利技术实施例中羟基磷灰石-丝素蛋白复合物的扫描电镜图。 图2是各组骨水泥抗压强度比较分析。 图3A为CPC/SF组的骨水泥的扫描电镜图；图3B是实施例4中添加3wt. %羟基 磷灰石-丝素蛋白复合物的扫描电镜图。 图4是各组骨水泥凝固时间比较分析 图5是实施例4中添加3wt. %羟基磷灰石-丝素蛋白复合物的注射性图示。 图6A和图6B是实施例4中添加3wt. %羟基磷灰石-丝素蛋白复合物以不同的固 化液的抗溃散性比较。 【具体实施方式】 以下结合附图描述本专利技术【具体实施方式】。 实施例1 (1)丝素蛋白的制备 将蚕丝于0. 02mol/L的Na2C03溶液中煮沸20min，用去离子水多次搓洗以除尽丝 胶。烘干后溶于9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种羟基磷灰石‑丝素蛋白复合物增强的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于，在磷酸钙骨水泥粉末中掺入1～4wt.％的羟基磷灰石‑丝素蛋白复合物，以丝素蛋白溶液作为调和液，按L/P＝0.33～0.4mL/g的液固比进行调和，固化得到羟基磷灰石‑丝素蛋白增强的磷酸钙骨水泥。

【技术特征摘要】
1. 一种羟基磷灰石-丝素蛋白复合物增强的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于， 在磷酸钙骨水泥粉末中掺入1?4wt. %的羟基磷灰石-丝素蛋白复合物，以丝素蛋白溶液 作为调和液，按L/P = 0. 33?0. 4mL/g的液固比进行调和，固化得到羟基磷灰石-丝素蛋 白增强的磷酸钙骨水泥。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的羟基磷灰石-丝素蛋白复合物 是通过共沉淀法制备得到，其中羟基磷灰石：丝素蛋白重量比=8:2?6:4。3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丝素蛋白溶液浓度为4? 10wt. % 〇4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化为0. 5h后脱模，然后置于 37 °C、100 %相对湿度环...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，杨惠林，曹呈斌，李浩，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32