一种可快速固化的高活性组分PMMA基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可快速固化的高活性组分PMMA基骨水泥及其制备方法和应用，本发明专利技术可快速固化的高活性组分PMMA基骨水泥，通过提高经无机组分P(MMA‑co‑MPS)修饰后的羟基磷灰石的质量含量和P(MMA‑co‑MPS)的重均分子量，在PMMA基骨水泥提高生物活性的同时，还增强了PMMA基骨水泥的力学性能，固化过程不会产生较高热量，并且本发明专利技术还通过分开添加有机、无机两相固体粉末，使得骨水泥的固化时间大幅缩短，加速固化可以迅速缓解患者病痛，满足临床需求，对临床上具有指导性意义。

【技术实现步骤摘要】
一种可快速固化的高活性组分PMMA基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，涉及一种可快速固化的高活性组分PMMA基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)骨水泥因具有良好生物和力学特性与快速成型等优点，被广泛应用于髋关节置换等手术中。但也存在如下缺点：其一，自凝聚合过程当中放出大量热量，容易引起周围组织发生炎症反应，导致植入材料与宿主骨间发生松动；其二，PMMA属惰性材料，无生物活性。而羟基磷灰石是人体骨的矿物组成部分，提高羟基磷灰石(HA)在骨水泥中的含量有助于提高骨水泥与自主骨之间的结合力。针对以上缺点，中国专利CN107041970(公开日2017.8.15)公开了一种高无机组分的复合型骨水泥及其制备方法和应用，经P(MMA-co-MPS)(MMA为甲基丙烯酸甲酯，MPS为甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，一种硅氧烷偶联剂)修饰后的纳米羟基磷灰石(HA)与PMMA混合后的骨水泥可以在一定程度上有效地增强骨水泥的力学性能，HA本具有优良的生物活性，经P(MMA-co-MPS)高度修饰的HA在混入骨水泥固化成型后被PMMA紧密包裹，可一定程度上提高生物活性，该研究中羟基磷灰石的含量已达到40％，当继续提高羟基磷灰石的含量时，可进一步提高生物活性，但是力学性能下降，以至于压缩强度无法达到临床使用要求的70MPa。再者，有机相和无机相混匀后骨水泥的固化周期明显延长，患者在注射之后无法立即自主行走，因此，亟需寻求PMMA骨水泥生物活性与力学性能的平衡，以及加速其固化以迅速缓解患者病痛的来满足临床需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有PMMA骨水泥无法同时具有良好的生物活性与力学性能，且固化时间较长的缺陷和不足，提供一种可快速固化的高活性组分PMMA基骨水泥，通过采用较高分子量的P(MMA-co-MPS)，提高经P(MMA-co-MPS)修饰后的羟基磷灰石的用量，改进骨水泥调配步骤，所制得的PMMA骨水泥不仅具有较好的力学性能和生物活性，且缩短了固化时间。本专利技术的又一目的是提供一种可快速固化的高活性组分PMMA基骨水泥的制备方法。本专利技术的另一目的是提供一种可快速固化的高活性组分PMMA基骨水泥的应用。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：一种可快速固化的高活性组分PMMA基骨水泥，包括固相组分和液相组分，其中固相组分包括聚甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰、经P(MMA-co-MPS)修饰后的纳米羟基磷灰石组成，液相组分包括甲基丙烯酸甲酯(MMA)和N,N-二甲基对甲苯胺N,N-二甲基对甲苯胺组成，其中P(MMA-co-MPS)的重均分子量为55000～60000，经P(MMA-co-MPS)修饰后的羟基磷灰石的质量占固相组分总质量的41％～50％，将所述聚甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰、甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基对甲苯胺混合均匀后，再加入经P(MMA-co-MPS)修饰后的纳米羟基磷灰石，制得可快速固化的高活性组分PMMA基骨水泥。本专利技术提高了经P(MMA-co-MPS)修饰后的羟基磷灰石的质量含量，生物活性得到大幅提高，同时还提高了P(MMA-co-MPS)的重均分子量，随着其分子量的提高，硅氧烷偶联剂MPS的含量也随之提高，提升了P(MMA-co-MPS)修饰后的羟基磷灰石在PMMA基体材料中的相容性和分散性，降低分散相和连续相之间的差异，形成的内部结构更加均一，从而在生物活性提高的同时还增强了PMMA基骨水泥的力学性能，并且本专利技术还通过分开添加有机(聚甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰、甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基对甲苯胺N,N-二甲基对甲苯胺)、无机(P(MMA-co-MPS)修饰后的纳米羟基磷灰石)两相固体粉末，使得骨水泥的固化时间大幅缩短，加速固化可以迅速缓解患者病痛，满足临床需求，对临床上具有指导性意义。优选地，所述P(MMA-co-MPS)的重均分子量为55000～59000。更优选地，所述P(MMA-co-MPS)的重均分子量为59000。优选地，所述经P(MMA-co-MPS)修饰后的羟基磷灰石的质量占固相组分总质量的45％～50％。更优选地，所述经P(MMA-co-MPS)修饰后的羟基磷灰石的质量占固相组分总质量的50％。优选地，所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为500000～750000。优选地，所述甲基丙烯酸甲酯的质量占液相组分的95.0％～99.9％。优选地，所述过氧化苯甲酰的质量占固相组分的3％～10％。优选地，所述聚甲基丙烯酸甲酯的质量占固相组分的30％～80％。优选地，所述N,N-二甲基对甲苯胺的质量占液相的2％～5％。本专利技术保护上述高活性组分PMMA基骨水泥的制备方法，包括如下步骤：S1.将甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、硅氧烷偶联剂、四氢呋喃和链转移剂通过自由基聚合反应制得P(MMA-co-MPS)；S2.将步骤S1中所得P(MMA-co-MPS)加入丙酮溶解，然后加入甲醇溶液，用冰醋酸把pH值调至3.5～4.0，在40～60℃下反应1～3个小时，再加入含有纳米羟基磷灰石的甲醇溶液，调节pH至碱性，将产物干燥后即得经P(MMA-co-MPS)修饰后的纳米羟基磷灰石；S3.将聚甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰(BPO)、甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基对甲苯胺(DMT)混合均匀，然后加入步骤S2制得的经P(MMA-co-MPS)修饰后的纳米羟基磷灰石，混合均匀后，灌入模具，完全固化后制得高活性组分PMMA基骨水泥。优选地，步骤S3所述固化的时间为13～35min。更优选地，步骤S3所述固化的时间为25～30min。优选地，步骤S3所述固化的温度为68～73℃。优选地，步骤S1所述甲基丙烯酸甲酯、链转移剂、硅氧烷偶联剂的质量比为25.5:0.24:7～25.5:0.28:7。优选地，步骤S1所述链转移剂为巯基乙醇。链转移剂可以用于控制聚合物的链长度，亦即控制聚合物的聚合度，或聚合物的粘度。链转移剂添加量越多，聚合物的链越短，粘度也越小，分子量也就越小。优选地，所述纳米羟基磷灰石(HA)的制备方法为以聚乙二醇2000作为分散剂，分别配置Ca(NO3)2·4H2O和(NH4)2HPO4的水溶液，将(NH4)2HPO4溶液缓慢逐滴滴加到Ca(NO3)2·4H2O溶液中，调节pH至10，陈化24小时，离心，水洗，干燥，研磨后得到白色HA粉末。本专利技术还保护上述高活性组分PMMA基骨水泥在制备骨科植入材料中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种高活性组分PMMA基骨水泥，其中通过提高经无机组分P(MMA-co-MPS)修饰后的羟基磷灰石的质量含量以及提高P(MMA-co-MPS)的重均分子量，在PMMA基骨水泥提高生物活性的同时，还增强了PMMA基骨水泥的力学性能，还能降低骨水泥固化过程中的温度，不会因为温度过高而破坏周围组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可快速固化的高活性组分PMMA基骨水泥，其特征在于，包括固相组分和液相组分，其中固相组分包括聚甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰、经P(MMA-co-MPS)修饰后的纳米羟基磷灰石组成，液相组分包括甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基对甲苯胺组成，其中P(MMA-co-MPS)的重均分子量为55000～60000，经P(MMA-co-MPS)修饰后的羟基磷灰石的质量占固相组分总质量的41％～50％，将所述聚甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰、甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基对甲苯胺混合均匀后，再加入经P(MMA-co-MPS)修饰后的纳米羟基磷灰石，制得可快速固化的高活性组分PMMA基骨水泥。/n

【技术特征摘要】
1.一种可快速固化的高活性组分PMMA基骨水泥，其特征在于，包括固相组分和液相组分，其中固相组分包括聚甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰、经P(MMA-co-MPS)修饰后的纳米羟基磷灰石组成，液相组分包括甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基对甲苯胺组成，其中P(MMA-co-MPS)的重均分子量为55000～60000，经P(MMA-co-MPS)修饰后的羟基磷灰石的质量占固相组分总质量的41％～50％，将所述聚甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰、甲基丙烯酸甲酯和N,N-二甲基对甲苯胺混合均匀后，再加入经P(MMA-co-MPS)修饰后的纳米羟基磷灰石，制得可快速固化的高活性组分PMMA基骨水泥。


2.根据权利要求1所述高活性组分PMMA基骨水泥，其特征在于，所述P(MMA-co-MPS)的重均分子量为55000～59000。


3.根据权利要求1或2所述高活性组分PMMA基骨水泥，其特征在于，所述经P(MMA-co-MPS)修饰后的羟基磷灰石的质量占固相组分总质量的45％～50％。


4.根据权利要求1所述高活性组分PMMA基骨水泥，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为500000～750000。


5.权利要求1～4任一项所述高活性组分PMMA基骨水泥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将甲基丙烯酸...

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