纳米磷酸钙涂覆的聚甲基丙烯酸甲酯为基底的共聚物及其包覆方法技术

本发明专利技术涉及一种用纳米磷酸钙涂覆聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基底的共聚物及其包覆方法。该方法包括合成含羟基侧基的PMMA为基底的共聚物微球，使钙盐和磷酸溶液与PMMA为基底的共聚物微球上的羟基侧基反应，以及使PMMA为基底的聚合物微球上的纳米磷酸钙涂覆物增厚。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】纳米磷酸钙涂覆的聚甲基丙烯酸甲酯为基底的共聚物及其 包覆方法 相关申请的夺叉引用 本专利技术要求享有序列号为No. US62/123, 108、申请日为2014年11月5号、题为"纳 米磷酸f丐涂覆的聚甲基丙稀酸甲酯（polymethylmethacrylate，PMMA)为基底的共聚物"的 美国临时专利申请的权益和益处，该美国临时专利申请在此全文引用，以供参考。
本专利技术涉及具有生物活性的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)为基底的共聚物，该共聚 物的制备工艺，及其在骨科应用、牙科应用、聚合物应用和化学应用方面作为生物活性填充 物的用途。
技术介绍
骨填充物是一种用来填充或替代骨头/牙齿的材料。丙烯酸树脂骨水泥可注射到 人体内并在人体内硬化，其中采用PMMA的丙烯酸树脂骨水泥为固相，采用甲基丙烯酸甲酯 单体的丙烯酸树脂骨水泥为液相。丙烯酸树脂骨水泥在关节成形术和椎体成形术方面具有 广泛应用。 PMMA自身是生物惰性的，且无法结合到骨头上。可替代地，例如可添加磷酸钙 (CaP)来为PMMA提供生物活性。CaP是含有钙离子和磷酸根离子的矿物族。CaP具有生物 相容性和生物可降解性，且其是骨骼的主矿物成分。CaP已展示出能改进骨结合、细胞粘附 和新骨生成。
技术实现思路
本专利技术可提供将纳米磷酸钙涂覆到聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)为基底的共聚物微 球上的方法。由于PMMA为基底的共聚物上存在羟基侧基，磷酸钙可通过化学反应在共聚物 上随时间累积形成。 在其中一个方面，提供一种采用纳米磷酸钙涂覆PMMA为基底的共聚物微球的方 法。该方法可包括：合成含多个羟基侧基的PMMA为基底的共聚物微球，使钙盐和磷酸溶液 与PMMA为基底的共聚物微球上的羟基侧基发生反应，以及使PMMA为基底的共聚物微球上 的纳米磷酸钙涂覆物增厚。 在另一方面，提供纳米颗粒，其包括有纳米磷酸钙涂覆的PMMA为基底的共聚物微 球。该纳米颗粒的直径可约为10nm-1000nm。该纳米颗粒可用于骨水泥、骨填充物或牙齿填 充。 在另一方面，提供微米颗粒，其包括有磷酸钙涂覆的PMMA为基底的共聚物微球。 该微米颗粒的直径可约为1 μm-100 μm。该微米颗粒可用于骨水泥、骨填充物或牙齿填充。 纳米磷酸钙涂覆的PMMA为基底的共聚物微球可用作为骨水泥提供生物活性的主 要成分。本专利技术的优点包括：将生物活性的磷酸钙直接化学结合到PMMA为基底的共聚物微 球上，在从纳米尺寸到亚微米尺寸的范围内控制涂覆厚度，以及使纳米磷酸钙涂覆的共聚 物微球的进一步聚合成为可能。【附图说明】 结合本专利技术的附图可更好地理解以下本公开中对各个实施例的详细描述，附图中 相同结构用相同标号表不。附图中： 图1示出了本专利技术中在PMMA为基底的共聚物微球上涂覆纳米磷酸钙； 图2是PMMA为基底的微球⑵的SEM图像； 图3是PMMA为基底的微球（PH-1)的SEM图像； 图4是PMMA为基底的微球（ΡΗ-0. 5)的SEM图像； 图5是纳米磷酸钙涂覆的PMMA为基底的微球（ΡΗ-0. 5)在混合1天后的SEM图 像； 图6是纳米磷酸钙涂覆的PMMA为基底的微球（ΡΗ-0. 5)在混合2天后的SEM图 像； 图7是纳米磷酸钙涂覆的PMMA为基底的微球（ΡΗ-0. 5)在混合3天后的SEM图 像； 图8示出了对图5中混合1天后的纳米磷酸钙涂覆的PMMA为基底的微球的EDX 分析； 图9示出了对图6中混合2天后的纳米磷酸钙涂覆的PMMA为基底的微球的EDX 分析； 图10示出了对图7中混合3天后的纳米磷酸钙涂覆的PMMA为基底的微球的EDX 分析； 图11示出了生物活性骨水泥的凝固性能（setting properties); 图12是生物活性骨水泥浸入DMEM中三天后的SEM图像；以及 图13示出了对浸入DMEM三天后的磷灰石层的EDX分析。【具体实施方式】 本专利技术可提供将纳米磷酸钙涂覆到以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)为基底的共聚物 微球上的方法，从而形成具有生物活性的PMMA为基底的共聚物。由于PMMA为基底的共聚 物上存在羟基侧基，可通过化学反应形成随时间累积的磷酸钙。纳米磷酸钙涂覆的PMMA为 基底的共聚物微球可用作为骨水泥提供生物活性的主要成分。 图1示出了本专利技术的涂覆方法的实施例。该方法可包括：合成含羟基侧基的PMMA 为基底的共聚物微球，使钙盐和磷酸溶液与PMMA为基底的共聚物微球上的羟基侧基发生 反应、以形成纳米磷酸钙，以及使PMMA为基底的共聚物微球上的纳米磷酸钙涂覆物增厚。 可通过乳液聚合作用合成含羟基侧基的PMMA为基底的共聚物微球。乳液聚合 作用是一种用合并了水、单体和表面活性剂的乳剂来启动的自由基聚合作用。单体可 以是任何含一个或多个甲基丙烯酸酯官能团的化合物（也可被称作为是甲基丙烯酸酯 为基底的单体）。单体可选自但不限于以下一组化合物：甲基丙烯酸甲酯（MMA)、2-羟 基甲基丙烯酸乙酯（HEMA)、3-丙烯酸-2-羟基甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、 2-甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、3-氯-2-羟 基甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸乙酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油 酯、甲基丙烯酸羟丁酯、羟乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯、2-羟 基-3-{3-丙氧基} 丙基丙稀酸酯（2_hydroxy-3- {3_propoxy}propyl methacrylate)、2_ 甲氧基甲基丙稀酉爱 乙酯、以及三甘醇二甲基丙烯酸酯。过氧化二硫酸钾可用来启动聚合作用。在水溶液中，过 氧化二硫酸钾分解以给出自由基。甲基丙烯酸甲酯和其他甲基丙烯酸酯为基底的单体发生 自由基聚合反应，从而生成PMMA为基底的共聚物微球。 PMMA为基底的共聚物微球应包含羟基侧基，以与钙盐和磷酸溶液反应。相应地，在 乳液聚合作用过程中使用的至少一些单体应具有羟基基团。基于以下的化学计量方程可通 过湿法反应法形成羟磷灰石这种类型的磷酸钙： 10 Ca (OH) 2+6H3P04- Ca 10 (P04) 6 (OH) 2+18H20〇 氢氧化钙和磷酸反应过程中，PMMA为基底的微球上的羟基侧基可提供替代 Ca1Q (P04) 6 (0H) 2上羟基官能团的位点。PMMA为基底的共聚物微球上的羟基侧基可替代磷酸 钙形成过程中的羟基基团。钙离子和磷酸根离子可持续累积在PMMA为基底的共聚物微球 的羟基侧基上。最后在PMMA为基底的共聚物微球形成纳米磷酸钙涂覆物，其中纳米磷酸钙 涂覆物通过化学结合作用，结合到PMMA为基底的共聚物微球上。 本专利技术中，纳米磷酸钙通过与PMMA为基底的共聚物微球上的羟基侧基发生化学 反应得以形成。纳米磷酸1丐的直径约为10nm-1000nm。纳米磷酸|丐涂覆的PMMA为基底的共 聚物微球可以是直径约为10nm-1000nm的纳米颗粒。纳米磷酸钙涂覆物可随时间累积，而 且随后可形成微米颗粒。包含有纳米磷酸钙涂覆的PMMA为基底的共聚物微球的微米颗粒 可具有约1 ym-l〇〇ym的直径。 纳米磷酸钙涂覆的PMMA为基底的共聚物微球可用作为骨水泥提供生物活性的主 要成分，且纳米磷酸钙涂覆的PMMA为基底的共聚物微球可以进一步聚合。图10和图11 示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物活性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基底的共聚物，其特征在于，包括PMMA为基底的共聚物微球，以及涂覆在所述PMMA为基底的共聚物微球的表面上的纳米磷酸钙。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：黃志德，郭秀娟，
申请(专利权)人：纳米及先进材料研发院有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81