本发明专利技术提供了一种适用于磷酸钙基骨水泥的固化液及其制备方法与应用。所述的适用于磷酸钙基骨水泥的固化液包括以下按质量百分比计算的组分：柠檬酸2～9％；PVP 1～6％；磷酸盐5～25％；PVA 1～5％。本发明专利技术创造性地巧妙利用了磷酸盐对早期水化产物的促进能力；柠檬酸的酸性环境提供；PVP对磷酸钙盐沉积的分子介导作用；PVA的保水性功能，通过柠檬酸、磷酸盐、PVP及PVA的协同作用，显著提高了磷酸钙骨水泥固化能力、早期强度及后期强度等机械性能，拓展了磷酸钙骨水泥的医用价值，同时使磷酸钙骨水泥更加贴近临床的使用标准，具有广阔的应用前景。
A solidifying solution suitable for calcium phosphate-based bone cement and its preparation method and Application
The invention provides a solidifying solution suitable for calcium phosphate based bone cement, a preparation method and application thereof. The curing solution suitable for calcium phosphate-based bone cement includes the following components calculated by mass percentage: citric acid 2-9%; PVP 1-6%; phosphate 5-25%; PVA 1-5%. The invention ingeniously utilizes the promotion ability of phosphate to early hydration products, the acid environment of citric acid, the molecular mediation effect of PVP on calcium phosphate deposition, the water retention function of PVA, through the synergistic effect of citric acid, phosphate, PVP and PVA, significantly improves the mechanical properties of calcium phosphate cement, such as solidification ability, early strength and late strength, and expands the mechanical properties of calcium phosphate cement. Calcium phosphate cement has a wide application prospect because of its medical value and making it closer to the clinical standard.
【技术实现步骤摘要】
一种适用于磷酸钙基骨水泥的固化液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，特别涉及一种适用于磷酸钙基骨水泥的固化液及其制备方法与应用。
技术介绍
磷酸钙骨水泥(CPC)是由一种或几种磷酸钙盐混合的粉末和固化液组成，使用时二者按一定的比例调和，能在室温或人体环境下自行固化并塑性，其成分通过水化反应最终主要转化为羟基磷灰石(HA)，能够引导骨生长，逐步被组织吸收并产生骨组织再生效果，具有良好的生物相容性，在骨缺损修复方面具备巨大的临床应用优越性和广阔的市场前景，但该材料仍存在着不足之处，特别是其在植入人体的过程中不容易快速发生固化，降低了材料植入后的强度，并有可能导致治疗失败，限制了该材料的应用。因此如何提高磷酸钙骨水泥的固化速率和固化初期强度性能是实现其应用于临床和充分发挥其骨缺损修复功能的重要基础。目前研究者主要通过添加晶核(HA)及其添加其他固相添加剂的方式提高磷酸钙骨水泥的水化效率；MarcBohner提出当前的磷酸钙骨水泥体系主要通过调控水化粉体的粒度和通过加入固相添加剂来改善磷酸钙骨水泥的固化反应。比较常见的CPC的固化促进剂是Na2HPO4和NaH2PO4等无机盐物质，将其水溶液作为固化液可以有效缩短CPC的固化时间。Miyamoto等利用中性磷酸钠溶液制备了一种快凝型CPC，实验证明其在体内的凝结时间缩短了5～7分钟。Isikawa等也比较了磷酸四钙型骨水泥混合磷酸钠溶液的固化时间，发现其固化时间均能缩短5分钟。但是磷酸钠盐对凝结时间的促进会影响CPC固化体的强度尤其是早期强度，因为快速生成的晶体会附着于水化原料的表面而影响水化过程的进行。另外碳酸钙和硫酸钙也被用于作为CPC的固化促进剂；碳酸钙和硫酸钙的反应机理为其在固化过程中消耗了部分液相水分，间接引起液固比降低而起到促凝的效果，其对固化反应有一定的反面作用；有机酸类如聚丙烯酸等也有一定的促凝作用，机理大多数表现为同CPC中的碱性物质发生酸碱中和反应，并很快凝固形成水凝胶；而水凝胶体的存在会形成空间阻隔，影响固化体的机械性能。具体针对凝结时间研究的报道比较多，但是凝结时间的提高并不一定是促进了固化反应的进行；因为单纯的提高凝结时间会影响磷酸钙骨水泥体系的水化过程，进而影响到骨水泥固化体的强度。如何有效促进磷酸盐的固化反应速率，使磷酸钙类骨水泥在湿度环境下具备快速的反应能力及其早期的机械强度是当前磷酸钙类骨水泥面临的一个重要的挑战；同时临床上对CPC抗血冲能力的要求比较高，而快速有效的使水化反应进行是提高骨水泥浆体抗血冲能力的有效措施。总而言之，当前研究成果虽然可以改善磷酸钙骨水泥的水化性能，但是大多数添加剂存在缩短磷酸钙骨水泥固化时间却降低固化体早期固化强度的问题；并没有从水化反应的角度根本性的提高CPC固化原料的水化反应能力。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提高磷酸钙骨水泥的固化能力及其早期强度；克服现有技术中磷酸钙骨水泥在自固化之前受到体液的浸泡和冲刷会延迟磷酸钙骨水泥固化时间和降低植入体强度的不足之处，提供一种适用于磷酸钙基骨水泥的固化液。本专利技术的另一目的在于提供所述的适用于磷酸钙基骨水泥的固化液的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供所述的适用于磷酸钙基骨水泥的固化液的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种适用于磷酸钙基骨水泥的固化液，包括以下按质量百分比计算的组分：所述的磷酸钙基骨水泥是指含有磷酸钙为主成分的骨水泥体系。所述的柠檬酸优选为医用级的柠檬酸。所述的PVP优选为医用级或食品级的PVP；更优选为K值为12～100的PVP；进一步优选为PVPK15、PVPK17、PVPK30、PVPK90中的一种或至少两种。所述的磷酸盐优选为磷酸钠盐或磷酸钾盐中的一种或至少两种。所述的磷酸盐优选为磷酸钠盐中的一种或至少两种；所述的磷酸钠盐包括磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸三钠中的一种或者至少两种。所述的磷酸钾盐包括磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种或两种。所述的PVA优选为医用级的PVA；更优选为醇解度为86～99％，平均聚合度(n)为500～2500的PVA；进一步优选为PVA05-88、PVA17-88、PVA-124中的一种或至少两种。所述的水优选为去离子水、蒸馏水或超纯水。本专利技术的固化液适用于普通磷酸钙骨水泥，所述的磷酸钙骨水泥指的是本领域中通常使用的磷酸三钙体系骨水泥；具体为“磷酸二氢钙―α-磷酸三钙―碳酸钙”系统骨水泥，“磷酸四钙―α-磷酸三钙”系统骨水泥，“磷酸四钙―β-磷酸三钙―磷酸二氢钙”系统骨水泥，或“磷酸氢钙―α-磷酸三钙―碳酸钙”系统骨水泥中的任一种。所述的适用于磷酸钙基骨水泥的固化液的制备方法为：(1)溶解配方量的柠檬酸，制备成溶液A；(2)往溶液A中添加配方量的磷酸盐，得到溶液B；(3)往溶液B中添加配方量的PVP，得到溶液C；(4)往溶液C中添加配方量的PVA，搅拌使PVA溶解，冷却待用，即得所述的适用于磷酸钙基骨水泥的固化液。步骤(4)中所述的溶解优选为在80℃以上进行溶解；进一步优选为在80℃搅拌30分钟进行溶解。所述的适用于磷酸钙基骨水泥的固化液在骨损伤修复医用材料中的应用。所述的磷酸钙基骨水泥适用的固化液与普通磷酸钙骨水泥混合使用，作为骨损伤修复医用材料，其应用方法为：按液固比0.4～0.9mL/g的比例将所述的固化液与所述的磷酸钙骨水泥混合均匀，调和成糊状物，糊状物通过器械直接植入手术部位使用，进行临床应用。本专利技术在普通磷酸钙骨水泥的基础上，制备用于磷酸钙骨水泥固化所需要的固化液，利用了磷酸钠盐对早期水化产物的促进能力；柠檬酸的酸性环境提供；PVP对磷酸钙盐沉积的分子介导作用；PVA的保水性功能，巧妙地使固化液的各组分有机结合并相互协同，提高磷酸钙骨水泥固化能力、早期强度、后期强度及其抗血冲性能，拓展了磷酸钙骨水泥的医用价值，同时使磷酸钙骨水泥更加贴近临床的使用标准。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、本专利技术利用了PVP的水溶性特征，在固化初期水相减少的情况下，PVP会形成小分子结构；此时磷酸钠盐的掺入会有效加快磷酸钙盐的沉积；利用PVP和磷酸钠盐的协同作用，增加成核位点并加速磷酸钙的结晶；其次利用PVA与磷酸盐之间的良好相容性及其保水性能，使固化体形成一个有效生长空间，保证晶体的生长，以此提高良好早期强度；并巧妙地通过柠檬酸和磷酸钠盐与PVP和PVA的协同作用实现骨水泥基体的早期强度和后期强度的提高。2、经研究发现本专利技术加入含有柠檬酸、磷酸钠盐、PVP、PVA的固化液所形成的磷酸钙骨水泥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(其水化成份为弱结晶羟基磷灰石)。3、经测试，本专利技术中固化液对磷酸钙骨水泥的凝结时间产生较大的提高。4、经测试，本专利技术中固化液对磷酸钙骨水泥的早期及后期机械性能产生较大的提高。5、利用本专利技术的固化液与普通磷酸钙骨水泥制备得到的骨损伤修复医用材料具有更优良的生物医学性能，可取得更好的临床应用效果，具有良好的应用前景。附图说明图1是是磷酸钙骨水泥固相CPC-1与固化液L1水化后得到的骨水泥的SEM图。图2是磷酸钙骨水泥固相CPC-1与固化液L2水化后得到的骨水泥的SEM图。图3是磷酸钙骨水泥固相CPC-1与固化液L4水化后本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于磷酸钙基骨水泥的固化液，其特征在于，包括以下按质量百分比计算的组分：
【技术特征摘要】
1.一种适用于磷酸钙基骨水泥的固化液，其特征在于，包括以下按质量百分比计算的组分：2.根据权利要求1所述的适用于磷酸钙基骨水泥的固化液，其特征在于：所述的柠檬酸为医用级的柠檬酸；所述的PVP为医用级或食品级的PVP；所述的PVA为医用级的PVA；所述的磷酸盐为磷酸钠盐或磷酸钾盐中的一种或至少两种；所述的固化液的组分中余量为水。3.根据权利要求1所述的适用于磷酸钙基骨水泥的固化液，其特征在于：所述的PVP为K值为12～100的PVP；所述的PVA为醇解度为86～99％，平均聚合度为500～2500的PVA。4.根据权利要求2所述的适用于磷酸钙基骨水泥的固化液，其特征在于：所述的PVP为PVPK15、PVPK17、PVPK30、PVPK90中的一种或至少两种；所述的PVA为PVA05-88、PVA17-88、PVA-124中的一种或至少两种；所述的磷酸盐为磷酸钠盐。5.根据权利要求2所述的适用于磷酸钙基骨水泥的固化液，其特征在于：所述的磷酸钠盐包括磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸三钠中的一种或者至少两种；所述的磷酸钾盐包括磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种或两种。6.根据权利要求1所述的适用于磷酸钙基骨水泥的固化液，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，孙琳，周长忍，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。