一种抗菌磷酸镁骨水泥及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种抗菌磷酸镁骨水泥，它是由下述重量配比的原料制备而成：O

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌磷酸镁骨水泥及其制备方法和用途


[0001]本专利技术具体涉及一种抗菌磷酸镁骨水泥及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]目前，由于交通事故，运动不当，肿瘤，先天性畸形，骨质疏松以及手术过程中的人为因素造成的骨缺损，是骨科疾病的一种。中国每年约有300多万人正遭受骨损伤的折磨。其中，临床上开放性损伤有很高的细菌感染风险。对于闭合型骨折来说，如果是粉碎性的，感染并发症的几率大概在3％
‑
8％左右；而如果合并开放伤口，感染的发生率可高达20％。在此契机下，专利技术一种兼具抗菌和骨传导活性的骨修复材料不但可以发挥骨传导的性能，而且可以阻止细菌的黏附和感染的发生，这已成为骨修复材料发展的必然趋势。
[0003]相对于需要预先成型并且以特定形状的颗粒或块体形式应用的金属材料、生物陶瓷材料、高分子材料和生物医用复合材料，骨水泥材料因其具有可塑形和自凝固的独特性能，既可以填充形状不规则的骨缺损，又可以用作微创手术的可注射材料，因而获得广泛关注和应用。
[0004]相比于丙烯酸、磷酸钙和硅酸钙等骨水泥材料，磷酸镁骨水泥(Magnesium Phosphate Bone Cement,MPBC)除了具有优异的生物相容性、骨传导性、生物活性之外，其显著的特点是可降解，有望成为替代传统骨水泥的一种新型材料。
[0005]锌(Zn)被认为在骨生长发育和维持骨健康中起着重要作用。有报道称，Zn不仅可以上调I型胶原(Collagen I)、碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase，ALP)、骨桥蛋白(OPN)、骨钙素(OCN)和Runx
‑
2等成骨细胞分化相关的蛋白和基因表达，进一步促进细胞外基质矿化和新骨形成，还能明显抑制破骨细胞的骨吸收活性。除此之外，Zn还具有抗菌性能，能够减轻骨科临床手术中细菌感染和随之而来的并发症。
[0006]含锌化合物中，以氧化锌(ZnO)最为常见。尤其是氧化锌纳米级粒子(ZnO
‑
NPs)，因粒径小、比表面积大、反应活性强等优点，作为生物体的必需微量元素，具有良好的生物相容性，在生物医学领域具有非常广阔的应用前景。ZnO
‑
NPs不仅可以提高水泥的凝结时间和强度，还能对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌产生较强的抑制作用。
[0007]近些年来，以Zn
2+
和2
‑
甲基咪唑为原料，构建具有良好骨再生和抗菌作、用的含锌沸石咪唑骨架材料ZiF
‑
8成为研究的热点。如有研究将ZIF
‑
8膜用于钛表面修饰，增强了ALP活性、细胞外基质矿化和成骨基因(ALP和Runx2)在MG63细胞中的表达，同时也抑制了变形链球菌的生长。还有将ZIF
‑
8纳米颗粒引入聚L
‑
乳酸(PLLA)支架中，提高了PLLA/ZIF
‑
8支架的力学性能和降解率。
[0008]基于含锌化合物的以上特点，将其作为磷酸镁骨水泥的添加剂，除了提升骨水泥的理化性能，还可以解决手术过程中细菌感染的问题，具有广阔的应用前景。但是利用含微量元素的物质改性骨水泥，可能对骨水泥的结晶度、孔隙率、基体材料物相等有不利影响，最终导致材料的降解性能、力学性能无法符合临床使用要求。

技术实现思路

[0009]为解决上述问题，本专利技术提供了一种抗菌磷酸镁骨水泥，它是由包括下述重量配比的原料制备而成：
[0010]O
‑
MgO粉末10～50份，KH2PO
4 10～20份，ZnO
‑
NPs或ZiF
‑
8 0.1～5份；
[0011]所述O
‑
MgO粉末是轻质MgO煅烧，球磨，过筛得到的粉末。
[0012]进一步地，它是由下述重量配比的原料制备而成：
[0013]O
‑
MgO粉末20份，KH2PO
4 18份，ZnO
‑
NPs或ZiF
‑
8 0.1～2份。
[0014]更进一步地，它是由下述重量配比的原料制备而成：
[0015]O
‑
MgO粉末20份，KH2PO
4 18份，ZiF
‑
8 1.14份。
[0016]进一步地，所述ZnO
‑
NPs的粒径为30
‑
80nm,纯度99.0wt.％。
[0017]进一步地，所述O
‑
MgO粉末是在1300
‑
1600摄氏度煅烧2次，每次2
‑
6小时，球磨后过300目筛得到的粉末；所述KH2PO4是球磨后过300目筛得到的KH2PO4粉末。
[0018]本专利技术还提供了一种前述抗菌磷酸镁骨水泥的制备方法，它包括以下步骤：
[0019]按配比称取各原料，搅拌5～20min，加0.2～0.6倍量mL/g水，搅拌混匀，即得。
[0020]进一步地，所述水是去离子水、超纯水或磷酸盐缓冲溶液，优选超纯水。
[0021]进一步地，所述搅拌10min，加0.4倍量水搅拌。
[0022]本专利技术最后提供了一种前述的抗菌磷酸镁骨水泥在制备骨修复的材料中的用途。
[0023]进一步地，所述材料是修复开放性骨折感染的材料。
[0024]本专利技术所述“轻质MgO”是相对分子质量为40.30，比重为3.58(25)，熔点为2852℃，沸点3600℃，具有微溶于纯水及有机溶剂，能溶于酸或盐溶液的白色轻质疏松无定型粉末。
[0025]本专利技术所述“ZnO
‑
NPs”是粒径小于100nm，平均粒径30～80nm，比表面积21.5m2/g的白色或微黄色粉末，即氧化锌纳米颗粒。
[0026]本专利技术所述“ZiF
‑
8”是由锌离子与2
‑
甲基咪唑配位自组装成的多孔结晶材料，其分子式为C8H
12
N4Zn，229.58800,CAS：59061
‑
53
‑
9。
[0027]本专利技术抗菌磷酸镁骨水泥，将含锌化合物添加到磷酸镁骨水泥中，不仅提高了磷酸镁骨水泥的凝固时间和强度，还使含锌化合物发挥抗菌能力的同时也为生物体提供了必需的微量元素。本专利技术抗菌磷酸镁骨水泥的制备方法简单，在骨修复材料领域具有广阔的应用前景。
[0028]显然，根据本专利技术的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本专利技术上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
[0029]以下通过实施例形式的具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。
附图说明
[0030]图1ZnO
‑
NPs增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌磷酸镁骨水泥，其特征在于：它是由包括下述重量配比的原料制备而成：O
‑
MgO粉末10～50份，KH2PO
4 10～20份，ZnO
‑
NPs或ZiF
‑
8 0.1～5份；所述O
‑
MgO粉末是轻质MgO煅烧，球磨，过筛得到的粉末。2.根据权利要求1所述的抗菌磷酸镁骨水泥，其特征在于：它包括下述重量配比的原料制备而成：O
‑
MgO粉末20份，KH2PO
4 18份，ZnO
‑
NPs或ZiF
‑
8 0.1～2份。3.根据权利要求3所述的抗菌磷酸镁骨水泥，其特征在于：它包括下述重量配比的原料制备而成：O
‑
MgO粉末20份，KH2PO
4 18份，ZiF
‑
8 1.14份。4.根据权利要求1～3任意一项所述的抗菌磷酸镁骨水泥，其特征在于：所述O
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵德川，王晓梅，邱贤吉，
申请(专利权)人：西华师范大学，
类型：发明
国别省市：