一种分子量匹配增强性能的复合骨水泥及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种分子量匹配增强性能的复合骨水泥及其制备方法和应用。所述分子量匹配增强性能的复合骨水泥，由固体组分和液体组分组成，所述固体组分包含聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯‑苯乙烯嵌段共聚物和引发剂；所述液体组分包括甲基丙烯酸甲酯和促进剂；所述甲基丙烯酸甲酯‑苯乙烯嵌段共聚物的分子量小于或等于聚甲基丙烯酸甲酯的

【技术实现步骤摘要】
一种分子量匹配增强性能的复合骨水泥及其制备方法和应用
本专利技术涉及医用材料
，更具体地，涉及一种尺寸匹配增强性能的复合骨水泥及其制备方法和应用。
技术介绍
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥因具有良好力学特性与可制成任意形状快速成型的优点，是目前应用广泛的椎体成形术材料。目前市场上PMMA骨水泥大约有70多种，被广泛应用于骨科填充材料和固定材料，尤其应用于椎体成形术治疗椎体压缩性骨折，能迅速稳定损伤的椎体，缓解患者的症状。骨水泥主要由聚甲基丙烯酸甲脂(粉剂)和单体丙烯酸甲脂(液剂)聚合而成。PMMA无气味，性能稳定。MMA为无色液体，有刺鼻的气味，易挥发性、易燃性、亲脂性、并有细胞毒性。在一定条件下能自行聚合固化成聚合体PMMA。由于聚合物分子的纤维特性，再加上它的延伸和缠绕能力，使得分子量成为其性能的重要因素，分子量越大，分子间的作用越强、增粘效果越好。高分子量的PMMA虽然可以满足骨水泥的力学性能，但是会导致骨水泥调配和注射时间太短(粘度变化太快)而不利于临床操作，而PMMA的分子量过低又会使得骨水泥的力学性能不达标。因此，需要寻找一种可以协调PMMA骨水泥粘度的力学性能与粘度变化过快之间的平衡，即可满足临床医生们的操作方面的需求，又可以以较低分子量的PMMA来满足骨水泥的力学性能的骨水泥材料。专利CN108096629A公开了一种聚甲基丙烯酸甲酯骨粘固剂，由固体组分和液体组分组成，包含固体组分A和B，其中固体组分A包含聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段共聚物，固体组分B包含矿化胶原；其通过调控聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段共聚物等组分的分子量和添加比例来影响聚合反应时间、聚合物的黏稠度以及放出的热量，需额外通过添加具有良好成骨活性的矿化胶原成分来改善骨水泥的机械性能和生物相容性。由于其固体组分A中的聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量和添加比例无法满足一定的匹配关系，因此对于骨水泥力学性能方面的提升效果不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供一种分子量匹配增强性能的复合骨水泥。本专利技术的第二个目的是提供所述分子量匹配增强性能的复合骨水泥的制备方法。本专利技术的第三个目的在于提供所述分子量匹配增强性能的复合骨水泥的应用。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：一种分子量匹配增强性能的复合骨水泥，由固体组分和液体组分组成，其特征在于：所述固体组分包含聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段共聚物和引发剂；所述液体组分包括甲基丙烯酸甲酯和促进剂；所述甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段共聚物(P(MMA-co-St))的分子量小于或等于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的本专利技术通过确定小分子的P(MMA-co-St)共聚物与大分子量的PMMA分子量之间的关系，通过小分子的P(MMA-co-St)共聚物来填充大分子量的PMMA分子之间堆积时留下的分子间缝隙，当P(MMA-co-St)分子量稍小时可以均匀分布在分子量较大的PMMA当中填补分子间的空隙，使骨水泥的压缩强度得到了显著性的提升，当在本专利技术上述范围内时，复合骨水泥的压缩强度随P(MMA-co-St)聚合物的分子量和用量都呈递增关系，但是又不会使小分子的P(MMA-co-St)填充超过大分子量的PMMA的空隙范围，导致无法填充，从而有效提高骨水泥力学性能，可以协调PMMA骨水泥粘度的力学性能与粘度变化过快之间的平衡，即可满足临床医生们的操作方面的需求，又可以以较低分子量的PMMA来满足骨水泥的力学性能。优选地，所述聚甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段共聚物的质量比为1:1～2。优选地，所述固体组分和液体组分质量体积比为1：3～4mL。优选地，所述引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)。优选地，所述促进剂为N,N-二甲基对甲苯胺(DMT)。进一步优选地，所述聚甲基丙烯酸甲酯分子量为750000，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量为60000～116000，骨水泥的压缩强度可以达到75MPa以上。本专利技术还提供上述任一所述的分子量匹配增强性能的复合骨水泥的制备方法，是将相应比例的固体组分和液体组分混合后搅拌均匀，灌入模具，固化后即得。优选地，所述固体组分和液体组分按质量体积比为1：3～4mL混匀。进一步优选地，所述固体组分和液体组分按质量体积比为1：3mL混匀。另外，本专利技术还提供上述任一所述的分子量匹配增强性能的复合骨水泥在制备骨科植入材料中的应用。通过研究添加P(MMA-co-St)聚合物的分子量和用量找到了在一定范围内复合骨水泥的压缩强度随P(MMA-co-St)聚合物的分子量和用量都呈递增关系，发现通过一定分子量P(MMA-co-St)和PMMA匹配即可调节骨水泥的力学性能。这为以后研究添加活性组分与抗菌药物骨水泥的研究提供了有力的理论依据。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过调控骨水泥分子量较低的甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段共聚物和分子量较高的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的比例，通过PMMA与P(MMA-co-St)的分子量匹配可协调PMMA骨水泥粘度的力学性能与粘度变化过快之间的平衡，即可满足临床医生们的操作方面的需求，又可以以较低分子量的PMMA来满足骨水泥的力学性能，且无需再添加其它用于增强力学性能的助剂，具有较大的应用前景。附图说明图1为将PMMA和P(MMA-co-St)等效成如下两种不同半径的球体。图2为较高分子量PMMA的分子与分子之间的空隙来填充较小分子量的P(MMA-co-St)的大致分子量的示意图。图3为单体MMA/St比例按照7：3合成P(MMA-co-St)的1HNMR谱图。图4为单体MMA/St比例按照8：2合成P(MMA-co-St)的1HNMR谱图。图5为不同分子量的P(MMA-co-St)聚合物与PMMA按照不同比例合成骨水泥的压缩强度(其中图中MS表示P(MMA-co-St)聚合物)。图6为高分子量PMMA分子和分子之间填充P(MMA-co-St)来提供骨水泥的压缩强度的示意图。图7为rBMSCs在PMMA/P(MMA-co-St)复合骨水泥中的成活率。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。本专利技术旨在通过调控骨水泥分子量较低和分子量较高聚合物的粉体的比例，寻求最佳粘度和力学性能的骨水泥的调配方法。由于大分子量的PMMA分子之间堆积时留下的分子间缝隙，如果能用小分子的P(MMA-co-St)共聚物填充，则可以大大地增强骨水泥的力学性能。由于高分子链总的自然倾向是成卷曲状态，高分子链越长，分子构象越多，分子链卷成各种形状的可能性越大，分子的柔顺性越本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分子量匹配增强性能的复合骨水泥，由固体组分和液体组分组成，其特征在于：所述固体组分包含聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段共聚物和引发剂；所述液体组分包括甲基丙烯酸甲酯和促进剂；所述甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量小于或等于聚甲基丙烯酸甲酯的

【技术特征摘要】
1.一种分子量匹配增强性能的复合骨水泥，由固体组分和液体组分组成，其特征在于：所述固体组分包含聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段共聚物和引发剂；所述液体组分包括甲基丙烯酸甲酯和促进剂；所述甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量小于或等于聚甲基丙烯酸甲酯的


2.根据权利要求1所述的复合骨水泥，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯嵌段共聚物的质量比为1:1～2。


3.根据权利要求1所述的复合骨水泥，其特征在于，所述固体组分和液体组分质量体积比为1g：3～4mL。


4.根据权利要求1所述的复合骨水泥，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)。


5.根据权利要求1所述的复合骨水泥，其特征在于，所述促进剂为N,N-...

【专利技术属性】
技术研发人员：全昌云，冯小瑜，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44