一種復合型骨水泥及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于骨組織修復的復合型骨水泥及制備方法，主要用于生物醫用 材料等領域。
【背景技術】
[0002] 人工骨修復是目前治療骨缺損較為理想的方法。硫酸鈣作為一種傳統的骨修復材 料，以其良好的生物相容性、骨傳導性等在骨修復方面具有良好的應用前景。自Dressman首 次使用硫酸鈣成功治愈骨缺損以來，硫酸鈣骨修復材料逐漸發展，1996年美國Wr i ght公司 研制出外科級硫酸鈣骨水泥Osteoset?，并通過美國FDA及歐洲認證;最近又生產出新一代可 注射型植骨材料MIIG骨水泥，不僅臨床療效，生物學性能更加確切、穩定，且為微創治療骨 缺損提供了一種有效途徑;但是，硫酸鈣骨水泥同時也存在可注射時間較短、缺乏骨誘導活 性等缺點。
[0003] 磷酸鈣具有良好的生物活性、生物相容性和可注射性，為了改善硫酸鈣的骨再生 性能，許多研究證明將磷酸鈣添加到硫酸鈣中，能夠得到注射時間可控、機械性能良好、具 有成骨活性的可注射型復合骨水泥。
[0004] CNl 02008748中公開了通過在水溶液中混合磷酸鈣(磷酸四鈣、磷酸氫鈣)粉末和 硫酸鈣(半水硫酸鈣)粉末，磷酸鈣和硫酸鈣都會和水溶液反應，產生一個磷灰石相(羥基磷 灰石)和一個可吸收的脫水硫酸鈣相(CSD )，CSD相在體內會被吸收，在植入的材料中產生微 孔，因此新骨可以長入材料之中。磷灰石相在骨缺損中會起到骨傳導作用，提供的可注射可 降解硫酸鈣和磷酸鈣水泥作為股骨頭壞死修復材料中的應用，半水硫酸鈣為二水硫酸鈣在 溫度為150-1800°C條件下煅燒制備。通常用作骨修復材料的半水硫酸鈣采用煅燒、水熱法 或汽熱法等，輔以硫酸鋁等轉晶劑制備，如CN103723757中將鈣鹽和硫酸鹽依次倒入密閉水 熱反應容器中攪拌均勻，再加入由檸檬酸鈉、硫酸鋁和琥珀酸配制而成的復合轉晶劑獲得 混合溶液，再水熱制備半水硫酸鈣。
[0005] 本發明中直接將硫酸鈣、磷酸鈣均勻混合，輔以添加劑通過汽熱法制備硫酸鈣磷 酸鈣復合物，添加劑用于改善硫酸鈣骨水泥的注射性能、抗水潰散性能、力學性能等，還起 到轉晶劑的作用，引導硫酸鈣轉晶為半水硫酸鈣，避免了硫酸鋁等轉晶劑雜質的引入，對于 本發明相關內容中輔以添加劑，硫酸鈣磷酸鈣復合轉晶制備骨水泥粉體的研究未見報道。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種復合型骨水泥，并公開了一種復合型骨水泥的制備方 法。復合型骨水泥粉體主要由硫酸鈣鹽(CS)/磷酸鈣鹽(CP)復合物組成，液體為水或溶液組 成，具有分散性好，易浸潤，可注射性好、抗水潰散性好、強度高的特點，同時還具有良好的 生物相容性和骨再生性。
[0007] 骨水泥具體組成為:硫酸鈣鹽/磷酸鈣鹽復合物的質量百分含量為90~99.9%，添 加劑的質量百分含量為〇. 1~10 %。
[0008] 本發明的骨水泥的制備按照以下步驟：
[0009] (1)按照質量百分比稱取90~99.9%硫酸鈣鹽和磷酸鈣鹽，輔以0.1~10%的添加 劑，混合均勻，其中硫酸鈣鹽和磷酸鈣鹽中，硫酸鈣鹽質量百分比為65~99%，磷酸鈣鹽質 量百分比為1~35%;
[0010] (2)在70°C烘箱中干燥、研磨后，在溫度為120~200°C，壓力為0.1~IMPa的高壓釜 中轉晶反應，反應時間為3~8h;
[0011] (3)反應后，放入到80~100°C的烘箱中干燥12h，研磨均勻，得到骨水泥粉體；
[0012] ⑷稱取骨水泥粉體，按照粉液質量比1~3:1，將粉體加入到液體中，攪拌均勻，固 化得到骨水泥。
[0013] 選用的硫酸鈣鹽為二水硫酸鈣或其與其他硫酸鈣的混合物，選用的磷酸鈣鹽為磷 酸三鈣、磷酸氫鈣、磷酸四鈣、羥基磷灰石、鍶羥基磷灰石、鎂羥基磷灰石、銀羥基磷灰石的 一種或多種。
[0014] 添加劑為聚乙二醇、海藻酸鈉、聚乙烯醇、纖維素、殼聚糖、透明質酸、硬脂酸鈉、明 膠中的一種或多種，優選聚乙二醇、海藻酸鈉、透明質酸、殼聚糖、纖維素中的一種。
[0015] 骨水泥液體可以是氧化石墨烯溶液、殼聚糖溶液、海藻酸鈉溶液、檸檬酸鈉溶液、 透明質酸鈉溶液、聚乙烯醇溶液、聚乙二醇溶液、纖維素溶液、硝酸銀溶液或水，優選質量百 分比為0.05~3 %的透明質酸鈉溶液、0.05~3 %的殼聚糖溶液、0.05~3%的海藻酸鈉溶液 或水的一種。
[0016] 本發明的優點在于:利用添加劑，將硫酸鈣和磷酸鈣混合均勻通過汽熱法制備硫 酸鈣磷酸鈣復合物，少量的磷酸鈣和添加劑可以作為轉晶劑，引導二水硫酸鈣轉晶為半水 硫酸鈣，并改善骨水泥體系的注射性能、力學性能和抗水潰散性能，在高溫高壓轉晶反應之 前將原料混合研磨，反應后再次研磨，保證了硫酸鈣/磷酸鈣復合物體系的均勻性，并無硫 酸鋁等轉晶劑雜質的引入，保證骨水泥體系的穩定。故本發明解決了硫酸鈣骨水泥轉晶制 備雜質的引入問題，以磷酸鈣或聚乙二醇、纖維素等代替硫酸鋁等轉晶劑，且改善骨水泥的 可注射性、生物相容性和骨再生性、抗菌性、力學性能等，如鍶磷灰石的存在可增加骨水泥 骨誘導性，銀磷灰石的存在增加骨水泥抗菌性，且制備的骨水泥的抗壓強度均在IOMPa以 上，滿足人體松質骨修復的需要，是一種性能優異的骨修復材料。
【附圖說明】
[0017] 圖1:制備的骨水泥粉體的SEM圖；
[0018]圖2:添加劑為聚乙二醇制備的復合型骨水泥的力學性能圖；
[0019]圖3:制備的骨水泥粉體的XRD圖：右上角為30~35°范圍的放大圖；
[0020] 圖4:添加劑為海藻酸鈉制備的復合型骨水泥的力學性能圖；
[0021] 圖5:實施例6的骨水泥對革蘭氏陰性菌大腸桿菌的抑菌環。
【具體實施方式】
[0022]下面結合實施例對本發明的內容作進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不限 于此。
[0023] 實施例1
[0024] 硫酸鈣鹽為二水硫酸鈣，磷酸鈣鹽為磷酸三鈣，添加劑為聚乙二醇，方法如下： [0025] (1)按照質量百分比稱取90%的二水硫酸鈣(99%)和磷酸三鈣（1 %)，輔以聚乙二 醇，在球磨機中球磨混合均勻，聚乙二醇占總質量的10% ;
[0026] (2)取出在70°C烘箱中干燥、研磨后，在溫度為135°C，壓力為0.2MPa的高壓釜中轉 晶反應，反應時間為8h;
[0027] (3)反應后，放入到100°C的烘箱中干燥12h，研磨均勻，得到骨水泥粉體；
[0028] (4)稱取骨水泥粉體5g，按照粉液質量比3:1，將粉體加入到水中，攪拌均勻，固化 得到骨水泥。
[0029]對制備的骨水泥粉體進行微觀形貌觀察，如附圖1所示可知，轉晶制備的骨水泥粉 體中，二水硫酸鈣轉晶變為棒狀晶，磷酸三鈣為細小的不規則顆粒晶，分布均勻。
[0030] 將骨水泥在37°C、100%相對濕度環境中進行固化，對固化7天的骨水泥試樣進行 抗壓強度測試，抗壓強度測試樣為圓柱狀（?6mmX12mm)，抗壓強度平均值為15.89Mpa(如 附圖2-A所示）。
[0031] 實施例2
[0032] 硫酸鈣鹽為二水硫酸鈣，磷酸鈣鹽為磷酸三鈣、鍶羥基磷灰石組成，添加劑為聚乙 二醇，方法如下：
[0033] (1)按照質量百分比稱取95%的二水硫酸鈣（65%)和磷酸三鈣、鍶羥基磷灰石 (35 % )，輔以聚乙二醇，在球磨機中球磨混合均勻，聚乙二醇占總質量的5 % ;
[0034] (2)取出在70°C烘箱中干燥、研磨后，在溫度為120°C，壓力為O.IMPa的高壓釜中轉 晶反應，反應時間為8h;
[0035] (3)反應后，放入到80°C的烘箱中干燥12h，研磨均勻，得到骨水泥粉體；
[0036] (4)稱取骨水泥粉體5g，按照粉液質量比1:1，將粉體加入到水中，攪拌均勻，固化 得到骨水泥。
[0037] 將骨水泥置于37°C、100%相對濕度環境中進行固化，對固化7天的骨水泥試樣進 行抗壓強度測試，抗壓強度測試樣為圓柱狀（?6mmX12mm)，抗壓強度平均值為13.34Mpa (如附圖2-B所示）。
[0038] 實施例3
[0039] 硫酸鈣鹽為二水硫酸鈣，磷酸鈣鹽為羥基磷灰石，添加劑為聚乙二醇，方法如下： [0040] (1)按照質量百分比稱取99%的二水硫酸鈣(90%)和羥基磷灰石（10%)，輔以聚 乙二醇，在球磨機中球磨混合均勻，聚乙二醇占總質量的