一种可注射膨胀型骨水泥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可注射膨胀型骨水泥，由固相成分和液相成分按照质量比为1.5:1～3:1的比例混合而成，其中，固相成分为甲基丙烯酸甲酯‑丙烯酸共聚物，液相成分为甲基丙烯酸甲酯、N,N‑二甲基对甲苯胺和对苯二酚的混合物。其制备方法为：以甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸为反应单体，在引发剂和交联剂的作用下发生聚合反应，生成甲基丙烯酸甲酯‑丙烯酸共聚物；将甲基丙烯酸甲酯、N,N‑二甲基对甲苯胺和对苯二酚均匀混合，到液相成分；将固相成分与液相成分按照质量比为1.5:1～3:1的比例混合，搅拌得到骨水泥流体，自固化后得到注射膨胀型骨水泥。

Expandable bone cement with injection and preparation method thereof

The invention discloses an injection expansion type cement composition by solid phase and liquid phase composition according to the mass ratio of 1.5:1 to 3:1 proportion, which is the solid component of methyl methacrylate acrylic copolymer, liquid composition for methyl methacrylate, N, mixture of N two methyl hydroquinone and p-toluidine. The preparation method comprises: methyl methacrylate and acrylic acid monomer, polymerization initiator and crosslinking agent in under the action of producing methyl methacrylate acrylic copolymer; methyl methacrylate, N, N p-methylaniline and two methyl hydroquinone evenly mixed into the liquid phase composition and solid phase composition; the liquid composition according to the mass ratio of 1.5:1 to 3:1 bone cement mixing ratio, mixing fluid, self cured expansive bone cement injection.

【技术实现步骤摘要】
一种可注射膨胀型骨水泥及其制备方法
本专利技术属于医用生物材料制备
，涉及一种可注射膨胀型骨水泥，本专利技术还涉及该可注射膨胀型骨水泥的制备方法。
技术介绍
骨水泥是一种用于骨科手术的医用材料，主要用于人工关节置换手术，由于它的部分物理性质以及凝固后外观和性状颇像建筑装修用的白水泥，便有了如此名称。自从1958年骨水泥首次应用于固定股骨假体成功施行全髋骨关节置换以来，骨水泥己广泛应用于骨科临床。骨水泥目前广泛应用于脊椎修复成型及面部整容修复等领域，具有重要的医用价值。骨水泥主要有聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(PMMA)，磷酸钙骨水泥(CPC)和磷酸镁骨水泥(MPC)，其中聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(PMMA)在临床上具有较好的应用效果。但是，PMMA骨水泥在临床应用上仍存在许多缺点，首先，PMMA骨水泥在聚合过程中会产生一定的体积收缩，收缩率在3.82％～7.08％，这种收缩会使骨与假体之间结合不牢固，产生松动，对正常的应力传导产生一定的影响；同时，PMMA骨水泥的弹性模量过高，会对正常的人骨造成磨损，甚至二次骨折。所以，寻找一种弹性模量较低同时具有膨胀性能良好并且可以整体膨胀的骨水泥是目前该领域的研究重点之一。中国专利《具有诱导成骨功能的镁黄长石/PMMA复合骨水泥及其制备方法》(申请号：201420485913，公开日：2015.01.14，公开号：CN204092140U)公开了一种镁黄长石/PMMA复合骨水泥的制备方法。将镁黄长石粉体、PMMA粉体以及骨水泥单体，按镁黄长石与PMMA粉体之间的质量比5％～60％混合，均与混合后即可得到镁黄长石/PMMA复合骨水泥。虽然该骨水泥利于成骨细胞的增长，但是镁黄长石与PMMA结合不牢固，容易脱落；同时，PMMA骨水泥存在着体积收缩，使骨与假体之间结合不牢固。中国专利《含锶可注射骨水泥及其制备方法》(申请号：201410385440，公开日：2014.11.19，公开号：CN104147639A)公开了一种含锶可注射骨水泥的制备方法。该骨水泥固相为：聚甲基丙烯酸甲酯、半水硫酸钙、磷酸四钙、磷酸氢锶、硫酸钡和过氧化苯甲酰，液相为：甲基丙烯酸甲酯单体、N-N二甲基对甲苯胺和对苯二酚，将固相和液相混合后，按照固体也液体质量比2:1混合，搅拌均匀后使用注射系统注射该骨水泥。锶的加入能够促使骨细胞的增长，但是其强度仍然较高，都在50Mpa以上，远高于人骨的抗压强度，容易对人体骨产生摩擦磨损，造成二次骨折。中国专利《锶钙复合骨水泥及制备方法》(申请号：201410461831，公开日：2014.12.03，公开号：CN104174070A)公开了一种锶钙复合骨水泥的制备方法。该骨水泥固相为：磷酸四钙、三斜磷钙石晶须、磷酸氢锶、半水硫酸钙，液相为：注射用水或聚乙二醇、聚乙烯醇，将液相和固相混合后，按照固液质量比为2～3:1，搅拌混合均匀，制得所需的锶钙复合骨水泥，通过水化固化，制备出最终产物为硫酸钙和掺杂锶磷灰石的锶钙复合骨水泥。该骨水泥含有硫酸钙和掺杂的锶磷灰石，两者与PMMA骨水泥结合不牢固，容易掉渣，而且强度并未得到显著降低，会对正常人骨造成磨损。中国专利《矿化胶原复合骨粘合及填充材料》(申请号：CN201410040803，公开日：2014.05.21，公开号：CN103800946A)公开了一种矿化胶原复合骨粘合及填充材料的制备方法。该矿化胶原复合骨粘合及填充材料包括粉剂和液体两部分，粉剂包括矿化胶原、预聚合聚甲基丙烯酸甲酯粉末、聚合反应引发剂；液体包括甲基丙烯酸甲酯单体、聚合反应促进剂、稳定剂。将上述粉剂和液体按照1.5～3g/ml的比例混合，快速搅拌后即可进行填塞和注射操作。该骨粘合剂填充材料固化后抗压强度为70Mpa～100Mpa，强度远高于人骨的抗压强度，易造成人骨骨折；同时，体积收缩这一问题仍然存在。中国专利《一种多功能医用生物骨水泥》(申请号：2013103888513，公开日：2013.12.25，公开号：CN103463678A)公开了一种多功能医用生物骨水泥，由聚丙烯酸微球、生物活性玻璃、磷酸钙骨水泥和纳米阿仑膦酸钠微球组成，该骨水泥因还有聚丙烯酸微球而具有吸水膨胀功能，但是聚丙烯酸微球和主要成分磷酸钙骨水泥间没有任何化学键合，聚丙烯酸微球吸水膨胀时会与磷酸钙骨水泥间产生内应力而发生脱落，此外，由于聚丙烯酸微球含量为5-15％，大部分聚丙烯酸微球分布在骨水泥内部，吸水时仅有表面露出的少量聚丙烯酸微球发生膨胀，而内部的聚丙烯酸微球不发生任何变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可注射膨胀型骨水泥，解决了现有PMMA骨水泥由于体积收缩、结合不牢固、强度过大、弹性模量高，在人体中对关节造成不同程度磨损的问题；同时也可以解决在现有骨水泥中加入可吸水膨胀组分时只有表面可吸水膨胀以及吸水膨胀容易脱落的问题。本专利技术的另一目的是提供上述可注射膨胀型骨水泥的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种可注射膨胀型骨水泥，由固相成分和液相成分按照质量比为1.5:1～3:1的比例混合而成，其中，固相成分为甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物，液相成分为甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基对甲苯胺和对苯二酚的混合物。液相成分各组分的质量百分比为：甲基丙烯酸甲酯85％～99.5％，N,N-二甲基对甲苯胺0.25％～7.75％，对苯二酚0.25％～7.75％，以上各组分的总和为100％。其中，甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物的粒径在50～200μm之间。本专利技术的另一个技术方案是，上述可注射膨胀型骨水泥的制备方法，包括以下步骤：步骤1，固相成分的制备以甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸为反应单体，在引发剂和交联剂的作用下发生聚合反应，生成甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物。步骤2，液相成分的制备将甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基对甲苯胺和对苯二酚均匀混合，到液相成分。步骤3，可注射膨胀型骨水泥的制备将步骤1中制得的固相成分与步骤2中制得的液相成分按照质量比为1.5:1～3:1的比例混合，均匀搅拌1min-3min后得到骨水泥流体，将骨水泥流体快速注入注射器中并在温度为37℃、相对湿度为100％的环境中自固化10min～30min，得到注射膨胀型骨水泥。步骤1固相成分的制备可采用分散聚合法，具体实施步骤为：首先将分散剂溶于溶液并置于反应器中，升温至50℃～55℃，通氮气0.5h～1h；然后缓慢加入引发剂、交联剂、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸，恒温反应，得到乳液A；再将乳液A离心分离，收集下层沉淀物，用乙醇洗涤沉淀物，最后真空干燥，得到甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物。其中以单体MMA的质量为基准，单体AA的质量为MMA的8％～72％，分散剂的质量为MMA的1％～1.75％，交联剂的质量为MMA的0.29％～0.55％，引发剂的质量为0.15％～0.34％。优选地，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，溶剂为水或乙醇或水和乙醇任意比例的混合溶液，引发剂为过硫酸钾或过氧化苯甲酰，交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺。优选地，步骤1中分散聚合法的反应温度在60～80℃之间，反应时间为6h～12h。步骤1固相成分的制备也可采用微波辐射法，具体实施步骤为：首先在反应器中加入去离子水，再依次加入明胶、引发剂、交联剂、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸，搅拌均匀得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可注射膨胀型骨水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，固相成分的制备以甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸为反应单体，在引发剂和交联剂的作用下发生聚合反应，生成甲基丙烯酸甲酯‑丙烯酸共聚物；步骤2，液相成分的制备将甲基丙烯酸甲酯、N,N‑二甲基对甲苯胺和对苯二酚均匀混合，到液相成分；步骤3，可注射膨胀型骨水泥的制备将步骤1中制得的固相成分与步骤2中制得的液相成分按照质量比为1.5:1～3:1的比例混合，均匀搅拌1min‑3min后得到骨水泥流体，将骨水泥流体快速注入注射器中并在温度为37℃、相对湿度为100％的环境中自固化10min～30min，得到注射膨胀型骨水泥。

【技术特征摘要】
1.一种可注射膨胀型骨水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，固相成分的制备以甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸为反应单体，在引发剂和交联剂的作用下发生聚合反应，生成甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物；步骤2，液相成分的制备将甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基对甲苯胺和对苯二酚均匀混合，到液相成分；步骤3，可注射膨胀型骨水泥的制备将步骤1中制得的固相成分与步骤2中制得的液相成分按照质量比为1.5:1～3:1的比例混合，均匀搅拌1min-3min后得到骨水泥流体，将骨水泥流体快速注入注射器中并在温度为37℃、相对湿度为100％的环境中自固化10min～30min，得到注射膨胀型骨水泥。2.根据权利要求1所述的可注射膨胀型骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤1固相成分的制备采用分散聚合法，具体实施步骤为：首先将分散剂溶于溶液并置于反应器中，升温至50℃～55℃，通氮气0.5h～1h；然后缓慢加入引发剂、交联剂、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸，恒温反应，得到乳液A；再将乳液A离心分离，收集下层沉淀物，用乙醇洗涤沉淀物，最后真空干燥，得到甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物；其中，丙烯酸的质量为甲基丙烯酸甲酯的8％～72％，分散剂的质量为甲基丙烯酸甲酯的1％～1.75％，交联剂的质量为甲基丙烯酸甲酯的0.29％～0.55％，引发剂的质量为甲基丙烯酸甲酯的0.15％～0.34％。3.根据权利要求1所述的可注射膨胀型骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤1固相成分的制备采用微波...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤玉斐，陈磊，赵康，吴子祥，谭权昌，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61