一种改性骨水泥及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种改性骨水泥及其制备方法和应用，所述改性骨水泥的制备原料包括：纳米微球、甲基丙烯酸类单体与聚甲基丙烯酸甲酯的组合，所述纳米微球的组分包括：聚柠檬酸酯、聚丙烯酸酯弹性体与分散剂，所述聚柠檬酸酯与聚丙烯酸酯弹性体的摩尔比为(1

【技术实现步骤摘要】
一种改性骨水泥及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物材料
，具体涉及一种改性骨水泥及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着人口老龄化和生活方式的变化，骨骼相关疾病的数量也在增加。注射骨水泥因其优异的承载能力和良好的填充性能，被广泛应用于临床骨科椎体压缩性骨折、膝髋关节置换手术、椎弓根固定的加固以及骨肿瘤和缺损的治疗。
[0003]目前，临床骨科最常用的骨水泥是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料，其具有良好的生物相容性、可注射性、可塑性、合适的粘度和优异的机械强度等优点，广泛用于填充骨髓腔和间隙。然而，PMMA材料的缺点也很明显，例如：(1)机械强度高容易引起邻近椎体骨折；(2)MMA单体聚合反应过程中释放的高温会对周围组织造成不可逆的热损伤，不利于后续骨组织修复；(3)PMMA是一种生物惰性材料，在体内几乎不可降解，不能诱导体内新骨生长，导致材料与周围骨组织的结合不良，长期植入可能会导致材料或假体无菌松动。目前，也有一些生物活性的无机骨水泥，如磷酸钙骨水泥、硫酸钙骨水泥和磷酸镁骨水泥，具有一定的骨诱导和骨传导性能，但由于机械强度差和成型时间长，从而限制了其广泛使用，PMMA骨水泥到目前为止仍然是临床实践中最常用的骨水泥材料。如何控制和改性PMMA骨水泥以降低其聚合温度和弹性模量，同时提高其成骨活性和促进骨整合，是一个重大挑战。
[0004]为了克服这些缺点，PMMA基骨水泥的改性得到了广泛的研究。改性研究的主要方向是在PMMA骨水泥中添加生物活性材料。
[0005]近年来，基于聚柠檬酸酯的生物材料因其具有良好的生物相容性、仿生弹性行为、生物降解性和组织修复活性等优点，在骨修复等医学应用领域受到越来越多的关注。
[0006]临床对可降解、力学性能适中、较强的骨诱导和骨整合能力的骨水泥需求迫切。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种改性骨水泥及其制备方法和应用，延长改性骨水泥的最终凝结时间，为外科医师提供了更方便的操作，降低骨水泥固化反应热量释放，为后续的骨修复提供了更好的组织条件。
[0008]本专利技术从材料学提高纳米微球与PMMA骨水泥的界面粘结力，延长纳米微球在甲基丙烯酸单体储存稳定性，提高纳米微球与PMMA骨水泥的相容性
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种改性骨水泥，所述改性骨水泥的制备原料包括：纳米微球、甲基丙烯酸类单体与聚甲基丙烯酸甲酯的组合，所述纳米微球的组分包括：聚柠檬酸酯、聚丙烯酸酯弹性体与分散剂的组合，所述聚柠檬酸酯与聚丙烯酸酯弹性体的摩尔比为(1
‑
9)：1，例如可以为1：1、2：1、3：1、4：1、5：1、6：1、7：1、8：1、9：1，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0011]为了克服聚柠檬酸酯的局限性，开发一种复合聚柠檬酸酯
‑
聚丙烯酸酯弹性体的
(POC
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A)纳米微球。POC
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A表现出具有代表性的有机分子结构，显著增强了弹性体力学强度和成骨能力和抗菌抗氧化活性。进一步的研究还表明，基于POC
‑
A的纳米颗粒，薄膜和支架可用于生物成像，显著改善骨再生和软组织修复。将纳米微球作为生物活性功能组分添加到PMMA中，以制备高活性、可降解、生物力学适配的骨水泥。
[0012]本专利技术，开发了一种纳米微球改性骨水泥的制备方法，纳米微球的加入，可增加骨水泥的注射性、亲水性，并有效降低聚合温度。同时具有可生物降解、抗氧化抗菌性能和增强成骨功能。
[0013]优选地，所述纳米微球的粒径≤200nm，例如可以为1nm、5nm、10nm、50nm、100nm、150nm、200nm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0014]优选地，所述甲基丙烯酸类单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸异冰片酯中的任意一种或至少两种的组合。
[0015]优选地，所述纳米微球与聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为1：(4
‑
20)，例如可以为1：4、1：5、1：8、1：10、1：12、1：15、1：16、1：17、1：18、1：19、1：20，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0016]优选地，聚甲基丙烯酸甲酯的与甲基丙烯酸类单体质量比为1：3
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3：1，例如可以为1：1、1：2、1：3、1.5：1、2：1、2.5：1、3：1，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0017]优选地，所述聚丙烯酸酯弹性体包括丙烯
‑
丙烯酸酯
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醋酸乙烯酯、乙烯
‑
丙烯酸酯共聚物或环氧
‑
丙烯酸酯共聚物中的任意一种或至少两种的组合。
[0018]优选地，所述分散剂包括表面活性剂、水性分散剂或聚氨酯分散剂中的任意一种或至少两种的组合。
[0019]优选地，所述聚柠檬酸酯与分散剂的质量比为100：(0.1
‑
5)，例如可以为100：0.1、100：0.5、100：1、100：2、100：3、100：4、100：5，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0020]第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的改性骨水泥的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
[0021](1)将聚柠檬酸酯、聚丙烯酸酯弹性体与分散剂混合，得到纳米微球；
[0022](2)将步骤(1)得到的纳米微球与甲基丙烯酸类单体混合，得到材料；
[0023](3)将步骤(2)得到的材料与聚甲基丙烯酸甲酯混合，进行固化反应，得到所述改性骨水泥。
[0024]优选地，步骤(1)所述聚柠檬酸酯、聚丙烯酸酯弹性体与有机溶剂混合得到复合材料溶液，将所述复合材料溶液、分散剂混合，进行分散、离心、冷冻干燥，得到纳米微球。
[0025]优选地，步骤(1)所述混合在有机溶剂存在下进行；
[0026]优选地，所述有机溶剂包括二氯甲烷、氯仿、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲基甲酰胺或二甲亚砜中的任意一种或至少两种的组合。
[0027]优选地，所述复合材料溶液的浓度为20wt％。
[0028]优选地，步骤(1)所述纳米微球的制备方法具体包括：将聚柠檬酸酯、聚丙烯酸酯弹性体与有机溶剂进行第一次混合，得到复合材料溶液，将所述复合材料溶液与分散剂进
行第二次混合，经分散、离心、冷冻干燥，得到所述纳米微球。
[0029]优选地，所述分散的时间为3<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性骨水泥，其特征在于，所述改性骨水泥的制备原料包括纳米微球、甲基丙烯酸类单体与聚甲基丙烯酸甲酯的组合，所述纳米微球包括聚柠檬酸酯、聚丙烯酸酯弹性体与分散剂的组合，所述聚柠檬酸酯与聚丙烯酸酯弹性体的质量比为(1
‑
9)：1。2.根据权利要求1所述的改性骨水泥，其特征在于，所述纳米微球的粒径≤200nm；优选地，所述甲基丙烯酸类单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸异冰片酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述纳米微球与聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为1：(4
‑
20)；优选地，所述聚甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸类单体的质量比为1：3
‑
3：1。3.根据权利要求1或2所述的改性骨水泥，其特征在于，所述聚丙烯酸酯弹性体包括丙烯
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丙烯酸酯
‑
醋酸乙烯酯、乙烯
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丙烯酸酯共聚物或环氧
‑
丙烯酸酯共聚物中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的改性骨水泥，其特征在于，所述分散剂包括表面活性剂、水性分散剂或聚氨酯分散剂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述聚柠檬酸酯与分散剂的质量比为100：(0.1
‑
5)。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的改性骨水泥的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)将聚柠檬酸酯、聚丙烯酸酯弹性体与分散剂混合，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞浩，陈重光，陈建宇，王大保，郑炜，
申请(专利权)人：同光昆山生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：