一种可注射型PMMA抗生素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型PMMA抗生素骨水泥，按照质量百分比由以下原料组成：聚甲基丙烯酸甲酯30％～50％，CMC‑g‑PAA 5％～40％，显影剂硫酸钡2.791％～10.845％，引发剂过氧化苯甲酰0.013％～1.3％，抗生素硫酸庆大霉素0.902％～2.355％，甲基丙烯酸甲酯单体20％～50％，N,N‑二甲基对甲苯胺0.2％～2％，对苯二酚0.015％～0.15％，合计为100％；本发明专利技术还公开了该水泥的制备方法；本发明专利技术一种可注射型PMMA抗生素骨水泥，克服了现有抗生素骨水泥释药率低、弹性模量较高、体积收缩、生物活性较差的问题，具有较好的临床应用前景。

An injectable PMMA antibiotic bone cement and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种可注射型PMMA抗生素骨水泥及其制备方法
本专利技术属于生物医用材料
，具体涉及一种可注射型PMMA抗生素骨水泥，本专利技术还涉及该水泥的制备方法。
技术介绍
自1970年Buchholz和Engelbrecht等人首次将青霉素、红霉素、庆大霉素联合应用于骨水泥中局部控制假体周围组织感染以来，人们开始认识这种局部给药系统的优点，抗生素聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥不断更新并在临床上得到广泛应用。目前关于PMMA抗生素骨水泥的研究成果举不胜举，但其仍存在一些问题，首先抗生素从骨水泥基质中的释放主要由骨水泥表面粗糙度与孔隙率决定，而大多数骨水泥中抗生素的释放主要集中于面团期，药物释放量低，不能有效的预防和治疗组织炎症区域；另外，PMMA骨水泥的弹性模量显著高于松质骨模量(E骨水泥＝1700-3700MPa；E松质骨＝10-900MPa)，骨水泥与其临近骨模量不匹配是椎体强化后临近椎体发生二次骨折的主要原因，因此既能使抗生素持续高效的从骨水泥中释放又能降低PMMA骨水泥模量从而降低骨水泥临近椎体二次骨折风险已经成为本领域的研究重点。申请号：201510344651.7，公开日：2015.09.23，公开号：CN104922733A,名称为《一种可注射膨胀型骨水泥及其制备方法》的专利，公布了一种可注射膨胀型骨水泥及其制备方法。该可注射膨胀型骨水泥固相成分为甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物，液相成分由甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基对甲苯胺和对苯二酚的混合得到。该骨水泥固相制备方法如下：以甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸作为反应单体，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。该专利技术制备的可注射型膨胀骨水泥具有体积膨胀倍率，但其无法通过释放药物进行骨修复再生。申请号：201810037931.7，公开日：2018.06.22，公开号：CN108187144A，名称为《一种仿骨小梁结构的可注射膨胀复合骨水泥及其制备方法》的专利，公布了一种仿骨小梁结构的可注射膨胀复合骨水泥及其制备方法。该复合骨水泥由粉体材料、固化液和膨胀材料组成，其中膨胀材料为交联聚乙烯醇，该材料孔隙率为80％～90％；孔径在100～500μm之间；膨胀材料颗粒尺寸小于1mm，体积膨胀率为1000％～2000％，将粉体与膨胀材料以一定比例混合均匀，加入固化液，搅拌均匀后得到复合骨水泥浆体，骨水泥在模拟体液中凝固时可产生明显的体积膨胀，最终在其内部形成类似骨小梁的多孔结构，有利于细胞及组织长入，具有良好的生物相容性。但该骨水泥粉体材料(37um～149um)与膨胀材料(小于1mm)粒径差异明显，混合过程中容易出现成分偏析，因此会导致其膨胀性能及力学性能的降低，同时不具备药物释放功能。申请号：201810894932.3，公开日：2018.12.14，公开号：CN108992706A，名称为《一种抗生素持续高效释放的丙烯酸树脂骨水泥及其制备方法》的专利，公布了一种抗生素持续高效释放的丙烯酸树脂骨水泥及其制备方法。该骨水泥将庆大霉素负载在PEG修饰的SBA-15中，然后将其掺入PMMA骨水泥中。该专利技术制备的抗生素骨水泥与普通抗生素骨水泥药物释放量更大、更持久，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌都有明显的抑菌作用，但该骨水泥中抗生素的释放率不高，同时也没有解决PMMA骨水泥体积收缩导致松动的问题。申请号：201811029770.3，公开日：2018.12.18，公开号：CN109010334A，名称为《聚甲基丙烯酸甲酯复合辛伐他汀骨水泥用于制备假体周围骨溶解和炎症反应的药物中的应用》的专利，公布了聚甲基丙烯酸甲酯复合辛伐他汀骨水泥用于制备假体周围骨溶解和炎症反应的药物中的应用。该骨水泥中直接掺入的药物为辛伐他汀，专利技术的聚甲基丙烯酸甲酯复合辛伐他汀骨水泥有效抑制钛颗粒介导的假体周围骨溶解和炎症反应，并提高假体-骨界面骨密度和骨量分数，提高假体-骨界面抗剪切强度和稳定性，有望用于人工关节无菌性松动的防治，但该种载药骨水泥的药物释放量较小，且持续时间短。本专利技术针对以上研究背景，提供一种可注射型PMMA抗生素骨水泥及其制备方法，开发出一种能使抗生素从骨水泥基质中长期持续高效释放的PMMA抗生素骨水泥，同时解决其模量较高、体积收缩、生物活性较差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可注射型PMMA抗生素骨水泥，解决了现有的抗生素骨水泥模量较高、体积收缩、生物活性较差的问题。本专利技术的另一个目的是提供这种可注射型PMMA抗生素骨水泥的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种可注射型PMMA抗生素骨水泥，按照质量百分比由以下原料组成：聚甲基丙烯酸甲酯30％～50％，CMC-g-PAA5％～40％，显影剂硫酸钡2.791％～10.845％，引发剂过氧化苯甲酰0.013％～1.3％，抗生素硫酸庆大霉素0.902％～2.355％，甲基丙烯酸甲酯单体20％～50％，N,N-二甲基对甲苯胺0.2％～2％，对苯二酚0.015％～0.15％，合计为100％。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种可注射型PMMA抗生素骨水泥的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1、制备CMC-g-PAA共聚物粉末；步骤2、将聚甲基丙烯酸甲酯与所述步骤1中制得的CMC-g-PAA共聚物粉末、显影剂BaSO4、引发剂BPO、硫酸庆大霉素按比例混和均匀，得到PMMA抗生素骨水泥固相粉末；步骤3、将甲基丙烯酸甲酯、活化剂N,N-二甲基对甲苯胺、阻聚剂邻苯二酚按比例混和均匀，得到PMMA抗生素骨水泥液相；步骤4、将所述步骤2得到的PMMA抗生素骨水泥固相粉末和所述步骤3得到的PMMA抗生素骨水泥液相在真空环境下按比例混合，充分搅拌3～6min后进行填充，最后固化20min～40min后即可得到一种可注射型PMMA抗生素骨水泥。本专利技术的特点还在于，步骤1中制备CMC-g-PAA共聚物粉末的具体步骤为：步骤1.1、分别取羧甲基纤维素2.702％～15.151％、丙烯酸54.054％～60.606％、引发剂过硫酸铵0.2％～2％、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.02％～0.2％和去离子水32.432％～36.363％，总计100％。将羧甲基纤维素溶液、AA、交联剂MBA溶液以及引发剂APS溶液依次加入四口烧瓶中后均匀混合，将得到的混合溶液连续搅拌并加热至35℃～55℃；步骤1.2、用N2吹扫加热后的混合溶液以除去溶液中溶解的氧气，之后将混合溶液升温至70℃～75℃，让混合溶液在氮气气氛中恒温反应2～4h，得到CMC-g-PAA共聚物；步骤1.3、将所述CMC-g-PAA共聚物用去离子水洗涤后在60-70℃条件下真空干燥至恒重，最后将其研磨并筛分获得CMC-g-PAA共聚物粉末。步骤1.1中羧甲基纤维素溶液、引发剂过硫酸铵和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺的配制方式均为室温下在去离子水中溶解，辅以磁力搅拌或机械搅拌。步骤1.3中用去离子水洗涤15-20次，干燥时间为22-24h。步骤1.3中得到的CMC-g-PAA共聚物粉末的粒径在20～50μm之间。步骤2中各物质的组分分别为：聚甲基丙烯酸甲酯30％～50％、CMC-g-PAA共聚物粉末5％～40％、显影剂BaSO42.791％～10.845％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可注射型PMMA抗生素骨水泥，其特征在于，按照质量百分比由以下原料组成：聚甲基丙烯酸甲酯30％～50％，CMC‑g‑PAA5％～40％，显影剂硫酸钡2.791％～10.845％，引发剂过氧化苯甲酰0.013％～1.3％，抗生素硫酸庆大霉素0.902％～2.355％，甲基丙烯酸甲酯单体20％～50％，N,N‑二甲基对甲苯胺0.2％～2％，对苯二酚0.015％～0.15％，合计为100％。

【技术特征摘要】
1.一种可注射型PMMA抗生素骨水泥，其特征在于，按照质量百分比由以下原料组成：聚甲基丙烯酸甲酯30％～50％，CMC-g-PAA5％～40％，显影剂硫酸钡2.791％～10.845％，引发剂过氧化苯甲酰0.013％～1.3％，抗生素硫酸庆大霉素0.902％～2.355％，甲基丙烯酸甲酯单体20％～50％，N,N-二甲基对甲苯胺0.2％～2％，对苯二酚0.015％～0.15％，合计为100％。2.一种可注射型PMMA抗生素骨水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、制备CMC-g-PAA共聚物粉末；步骤2、将聚甲基丙烯酸甲酯与所述步骤1中制得的CMC-g-PAA共聚物粉末、显影剂BaSO4、引发剂BPO、硫酸庆大霉素按比例混和均匀，得到PMMA抗生素骨水泥固相粉末；步骤3、将甲基丙烯酸甲酯、活化剂N,N-二甲基对甲苯胺、阻聚剂邻苯二酚按比例混和均匀，得到PMMA抗生素骨水泥液相；步骤4、将所述步骤2得到的PMMA抗生素骨水泥固相粉末和所述步骤3得到的PMMA抗生素骨水泥液相在真空环境下按比例混合，充分搅拌3～6min后进行填充，最后固化20min～40min后即可得到一种可注射型PMMA抗生素骨水泥。3.根据权利要求3所述的一种可注射型PMMA抗生素骨水泥的制备方法，其特征在于，所述步骤1中制备CMC-g-PAA共聚物粉末的具体步骤为：步骤1.1、分别取羧甲基纤维素2.702％～15.151％、丙烯酸54.054％～60.606％、引发剂过硫酸铵0.2％～2％、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.02％～0.2％和去离子水32.432％～36.363％，总计100％。将羧甲基纤维素溶液、AA、交联剂MBA溶液以及引发剂APS溶液依次加入四口烧瓶中后均匀混合，将得到的混合溶液连续搅拌并加热至35℃～55℃；步骤1.2、用...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤玉斐，刘佳欣，赵康，吴子祥，陈玉莹，张紫萱，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61