一种抗溃散的磷酸钙骨水泥及其制备方法、应用

摘要

本发明公开了一种抗溃散的磷酸钙骨水泥，由磷酸钙骨水泥及半乳甘露聚糖型植物胶组成；所述半乳甘露聚糖型植物胶的质量为磷酸钙骨水泥的0.3～3.0％。本发明还公开了上述抗溃散的磷酸钙骨水泥的制备方法及应用。本发明首次将半乳甘露聚糖型植物胶成功应用在磷酸钙骨水泥中，同时满足了既显著地提高磷酸钙骨水泥的抗溃散性能，又能保持磷酸钙骨水泥原有的固化特性和水化产物并对其力学性能影响不大的要求，有效地提高了手术的成功率。本发明既拓展了半乳甘露聚糖型植物胶新的医用价值，同时又使磷酸钙骨水泥具有更广阔的应用前景。

权利要求

1.一种抗溃散的磷酸钙骨水泥，其特征在于，由磷酸钙骨水泥及半乳甘露聚糖型植物胶组成；所述半乳甘露聚糖型植物胶的质量为磷酸钙骨水泥的0.3～3.0％；所述半乳甘露聚糖型植物胶为胡芦巴胶、瓜尔豆胶、塔拉胶、槐豆胶中的至少一种；所述磷酸钙骨水泥为“磷酸四钙―磷酸氢钙”系统骨水泥、“磷酸四钙―β-磷酸三钙―磷酸二氢钙”系统骨水泥、“α-磷酸三钙―磷酸氢钙―碳酸钙”、“α-磷酸三钙―磷酸二氢钙―碳酸钙”系统骨水泥、“α-磷酸三钙―磷酸四钙―磷酸氢钙”系统骨水泥、“部分结晶磷酸钙-磷酸氢钙”系统骨水泥或“无定形磷酸钙―磷酸氢钙”系统骨水泥系列骨水泥中的任意一种。

2.权利要求1所述的抗溃散的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于，将磷酸钙骨水泥及半乳甘露聚糖型植物胶混合，得到抗溃散的磷酸钙骨水泥。

3.权利要求1所述的抗溃散的磷酸钙骨水泥的应用，其特征在于，用于制备骨损伤修复材料。

4.根据权利要求3所述的抗溃散的磷酸钙骨水泥的应用，其特征在于，所述制备骨损伤修复材料的步骤为：按液固比0.3～0.6mL/g的比例将去离子水或离子溶液与抗溃散的磷酸钙骨水泥粉末均匀混合，调和成糊状物；

所述离子溶液为生理盐水、磷酸盐溶液、柠檬酸或柠檬酸盐溶液中的一种；

所述磷酸盐溶液为磷酸氢钠溶液；

所述柠檬酸盐溶液为柠檬酸钠溶液。

说明书

一种抗溃散的磷酸钙骨水泥及其制备方法、应用

技术领域

[0001] 本发明涉及骨损伤修复医用材料，特别涉及一种抗溃散的磷酸钙骨水泥及其制备方法、应用。

背景技术

[0002] 磷酸钙骨水泥(CPC)是由磷酸钙粉末为主要固相成分，去离子水或水溶液或血液等为液相，将固相粉末和液相混合成为糊状体，在室温或体温环境下发生水化反应而自固化，固化之后的主要产物是羟基磷灰石。由于CPC在化学组成上和人体骨及牙齿等硬组织的无机成分相似，并且具有良好的生物相容性和骨传导性、可任意塑形、能作为药物缓释载体等优良特性，已成为临床骨缺损修复领域研究和应用的热点之一。然而由于该材料目前仍存在一些不足之处，尤其是抗溃散性(也称抗水性、抗冲涮性、抗稀散性)较差的缺点，影响其临床应用的效果。

[0003] 为了提高CPC的抗溃散性，最常见的方法是添加一些有机高分子与CPC复合来增大CPC的粘结性，从而增强糊状体的凝聚性。Ishikaw等(Ishikawa K,Miyamoto Y,Kon M,et al.Non-decay type fast-setting calcium phosphate cement:composite with sodium alginate.Biomaterials,1995,16:527-532.)在固化液中加入一定量的藻酸钠，制备出新型快速固化的CPC，调和后立即放入水中不会溃散，并能正常固化。Takechi等(Takechi M,Miyamoto Y,Ishikawa K,et al.Non-decay type fasting-setting calcium phosphate cement using chitosan.Journal of Material Science:Materials in Medicine,1996,7(6):317-322.)发现混有壳聚糖的CPC与固化液混合5min后就能够防止水的侵蚀，但其机械强度略低于使用海藻酸钠的CPC。将羟丙基甲基纤维素(HPMC)溶于磷酸钙骨水泥固化液中，与固相混合可制成防水型CPC(苗军，刘春蓉，夏群.羟丙基甲基纤维素增加磷酸钙骨水泥的防水性能.中国组织工程研究与临床康复，2007，11(5):926-927.)。但由于HPMC形成类似薄膜的网状结构和对水泥的包裹作用，阻碍或减缓CPC的水化速度，会阻碍骨水泥的结晶，因此HPMC会使骨水泥的强度降低(J Pourchez,A Peschard,P Grosseau,et al.HPMC and HEMC influence on cement hydration.Cement and Concrete Research,2006,36:
288-294.)。总之，尽管这些添加剂在一定程度上对CPC的抗溃散性有所改善，但都是短时间内(10分钟以内)考察的抗溃散性，并且大多数存在延迟CPC的固化时间及降低植入体的强度的问题。

发明内容

[0004] 为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的之一在于提供一种抗溃散的磷酸钙骨水泥，同时满足了既显著地提高磷酸钙骨水泥的抗溃散性能，又能保持磷酸钙骨水泥原有的固化特性和水化产物并对其力学性能影响不大的要求。

[0005] 本发明的目的之二在于提供上述抗溃散的磷酸钙骨水泥的制备方法。

[0006] 本发明的目的之三在于提供上述抗溃散的磷酸钙骨水泥的应用。

[0007] 本发明的目的通过以下技术方案实现：

[0008] 一种抗溃散的磷酸钙骨水泥，由磷酸钙骨水泥及半乳甘露聚糖型植物胶组成；所述半乳甘露聚糖型植物胶的质量为磷酸钙骨水泥的0.3～3.0％。

[0009] 所述半乳甘露聚糖型植物胶为胡芦巴胶、瓜尔豆胶、塔拉胶、槐豆胶中的至少一种。

[0010] 所述磷酸钙骨水泥为“磷酸四钙―磷酸氢钙”系统骨水泥、“磷酸四钙―β-磷酸三钙―磷酸二氢钙”系统骨水泥、“α-磷酸三钙―磷酸氢钙―碳酸钙”、“α-磷酸三钙―磷酸二氢钙―碳酸钙”系统骨水泥、“α-磷酸三钙―磷酸四钙―磷酸氢钙”系统骨水泥、“部分结晶磷酸钙-磷酸氢钙”系统骨水泥或“无定形磷酸钙―磷酸氢钙”系统骨水泥系列骨水泥中的任意一种。

[0011] 所述的抗溃散的磷酸钙骨水泥的制备方法，将磷酸钙骨水泥及半乳甘露聚糖型植物胶混合，得到抗溃散的磷酸钙骨水泥。

[0012] 所述的抗溃散的磷酸钙骨水泥的应用，用于制备骨损伤修复材料。

[0013] 所述制备骨损伤修复材料的步骤为：

[0014] 按液固比0.3～0.6mL/g的比例将去离子水或离子溶液与抗溃散的磷酸钙骨水泥粉末均匀混合，调和成糊状物。

[0015] 所述离子溶液为生理盐水、磷酸盐溶液、柠檬酸或柠檬酸盐溶液中的一种。

[0016] 所述磷酸盐溶液为磷酸氢钠溶液。

[0017] 所述柠檬酸盐溶液为柠檬酸钠溶液。

[0018] 与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

[0019] (1)本发明首次将半乳甘露聚糖植物胶成功地应用在磷酸钙骨水泥中，显著提高了磷酸钙骨水泥的抗溃散性能，抗溃散时间可超过120分钟，抗溃散能力系数大于70％，很好地满足磷酸钙骨水泥在固化过程中不发生溃散的要求。而未添加半乳甘露聚糖植物胶的磷酸钙骨水泥的抗溃散时间不超过10分钟，抗溃散能力系数低于50％。

[0020] (2)本发明加入半乳甘露聚糖植物胶的磷酸钙骨水泥不改变原磷酸钙骨水泥的注射性及自行固化特性，而且不改变固化后水化产物的组成(其水化产物仍为羟基磷灰石)。

[0021] (3)本发明的半乳甘露聚糖植物胶的加入并不会对磷酸钙骨水泥的力学性能和凝结时间产生显著的影响。

[0022] (4)本发明所得的含半乳甘露聚糖植物胶的磷酸钙骨水泥具有良好的生物医学性能，可取得更好的临床应用效果。

[0023] (5)本发明将半乳甘露聚糖植物胶的应用拓展到制备磷酸钙骨水泥生物活性骨损伤修复医用材料，既为提高磷酸钙骨水泥的性能开拓了新途径，也为半乳甘露聚糖植物胶开辟了一个新的应用领域。同时，半乳甘露聚糖植物胶的来源丰富，生产成本低，采用半乳甘露聚糖植物胶作为磷酸钙骨水泥的抗溃散剂与其他高分子材料相比，具有成本低、可生物降解等优势，将产生良好的经济效益。

具体实施方式

[0024] 下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

[0025] 实施例1

[0026] 将胡芦巴胶(质量为磷酸四钙-磷酸氢钙骨水泥粉末的3.0％)与磷酸四钙-磷酸氢钙骨水泥粉末均匀混合。接着按液固比0.5mL/g的比例将去离子水溶液与本实施例制备的含胡芦巴胶的磷酸钙骨水泥均匀混合，调和成糊状物注入模具成型后置于37℃模拟体液中。本实施例制备的含胡芦巴胶的抗溃散磷酸钙骨水泥与未使用半乳甘露聚糖植物胶的磷酸钙骨水泥理化性能对比如表1所示：

[0027] 表1

[0028]

[0029] 注：“-”表示未加半乳甘露聚糖植物胶的磷酸钙骨水泥；“+”表示加了半乳甘露聚糖植物胶的磷酸钙骨水泥，下表同。凝结时间参照ASTM C191-13标准测定。抗压强度参照ISO 9917-1-2007标准测定。

[0030] 本实施例制备的含胡芦巴胶的抗溃散的磷酸钙骨水泥与普通磷酸钙骨水泥相比，抗溃散系数达到86±3％，提高了2倍多，抗溃散时间增加到大于120min，抗溃散性能整体有明显改善；固化时间为23±3min，有所延长，但影响不大；抗压强度也只是略有下降。

[0031] 实施例2

[0032] 将瓜尔豆胶(质量为磷酸四钙―β-磷酸三钙―磷酸二氢钙骨水泥的2.0％)与磷酸四钙―β-磷酸三钙―磷酸二氢钙骨水泥均匀混合。接着按液固比0.4mL/g的比例将0.125mol/L磷酸二氢钠溶液与本实施例制备的含瓜尔豆胶的磷酸钙骨水泥均匀混合，调和成糊状物注入模具成型后置于37℃模拟体液中。本实施例制备的含瓜尔豆胶的抗溃散磷酸钙骨水泥与普通磷酸钙骨水泥理化性能对比如表2所示：

[0033] 表2

[0034]

[0035] 本实施例制备的含瓜尔豆胶的抗溃散的磷酸钙骨水泥与普通磷酸钙骨水泥相比，抗溃散系数达到89±3％，提高了2倍多，抗溃散时间也增加到大于120min，抗溃散性能整体有明显改善；固化时间为18±1min，有所延长，但影响不大；对抗压强度没有显著的影响。

[0036] 实施例3

[0037] 将塔拉胶(质量为α-磷酸三钙―磷酸氢钙―碳酸钙骨水泥的1.0％)与α-磷酸三钙―磷酸氢钙―碳酸钙骨水泥均匀混合。接着按液固比0.5mL/g的比例将0.25mol/L磷酸氢钠缓冲溶液与本实施例制备的含塔拉胶的磷酸钙骨水泥均匀混合，调和成糊状物注入模具成型后置于37℃模拟体液中。本实施例制备的含塔拉胶的抗溃散磷酸钙骨水泥与普通磷酸钙骨水泥理化性能对比如表3所示：

[0038] 表3

[0039]

[0040] 本实施例制备的含塔拉胶的抗溃散的磷酸钙骨水泥与普通磷酸钙骨水泥相比，抗溃散系数达到84±1％，提高了2倍多，抗溃散时间也增加到大于120min，抗溃散性能整体有明显改善；固化时间为20±0.4min，影响不大；抗压强度也没有很大的影响。

[0041] 实施例4

[0042] 将槐豆胶(质量为部分结晶磷酸钙-磷酸氢钙骨水泥的0.5％)与部分结晶磷酸钙-磷酸氢钙骨水泥均匀混合。接着按液固比0.3mL/g的比例将生理盐水(0.9％氯化钠溶液)与本实施例制备的含槐豆胶的磷酸钙骨水泥均匀混合，调和成糊状物注入模具成型后置于37℃模拟体液中。本实施例制备的含槐豆胶的抗溃散磷酸钙骨水泥与普通磷酸钙骨水泥理化性能对比如表4所示：

[0043] 表4

[0044]

[0045] 本实施例制备的含槐豆胶的抗溃散的磷酸钙骨水泥与普通磷酸钙骨水泥相比，抗溃散系数达到88±2％，提高了2倍多，抗溃散时间也增加到大于120min，抗溃散性能整体有明显改善；固化时间为26±2min，影响不大；抗压强度也没有很大的影响。

[0046] 实施例5

[0047] 将胡芦巴胶(质量为无定形磷酸钙-磷酸氢钙骨水泥的0.5％)、槐豆胶(质量为无定形磷酸钙-磷酸氢钙骨水泥的0.5％)与无定形磷酸钙-磷酸氢钙骨水泥均匀混合。接着按液固比0.5mL/g的比例将去离子水与本实施例制备的含胡芦巴胶与槐豆胶的磷酸钙骨水泥均匀混合，调和成糊状物注入模具成型后置于37℃模拟体液中。本实施例制备的含胡芦巴胶与槐豆胶的抗溃散磷酸钙骨水泥与普通磷酸钙骨水泥理化性能对比如表5所示：

[0048] 表5

[0049]

[0050] 本实施例制备的含胡芦巴胶与槐豆胶的抗溃散的磷酸钙骨水泥与普通磷酸钙骨水泥相比，抗溃散系数达到85±2％，提高了2倍多，抗溃散时间也增加到大于120min，抗溃散性能整体有明显改善；固化时间为33±2min，影响不大；抗压强度也没有很大的影响。

[0051] 实施例6

[0052] 将瓜尔豆胶(质量为α-磷酸三钙―磷酸二氢钙―碳酸钙骨水泥的1.0％)、槐豆胶(质量为α-磷酸三钙―磷酸二氢钙―碳酸钙骨水泥的0.3％)与α-磷酸三钙―磷酸二氢钙―碳酸钙骨水泥均匀混合。接着按液固比0.6mL/g的比例将2％磷酸氢二钠溶液与本实施例制备的含瓜尔豆胶与槐豆胶的磷酸钙骨水泥均匀混合，调和成糊状物注入模具成型后置于37℃模拟体液中。本实施例制备的含瓜尔豆胶与槐豆胶的抗溃散磷酸钙骨水泥与普通磷酸钙骨水泥理化性能对比如表6所示：

[0053] 表6

[0054]

[0055] 本实施例制备的含瓜尔豆胶与槐豆胶的抗溃散的磷酸钙骨水泥与普通磷酸钙骨水泥相比，抗溃散系数达到87±2％，提高了3倍多，抗溃散时间也增加到大于120min，抗溃散性能整体有明显改善；固化时间为18±0.8min，影响不大；抗压强度也没有很大的影响。

[0056] 实施例7

[0057] 将塔拉胶(质量为α-磷酸三钙―磷酸四钙―磷酸氢钙骨水泥的0.3％)、槐豆胶(质量为α-磷酸三钙―磷酸四钙―磷酸氢钙骨水泥的0.5％)与α-磷酸三钙―磷酸四钙―磷酸氢钙骨水泥均匀混合。接着按液固比0.5mL/g的比例将0.12mol/L柠檬酸溶液与本实施例制备的含塔拉胶与槐豆胶的磷酸钙骨水泥均匀混合，调和成糊状物注入模具成型后置于37℃模拟体液中。本实施例制备的含塔拉胶与槐豆胶的抗溃散磷酸钙骨水泥与普通磷酸钙骨水泥理化性能对比如表7所示：

[0058] 表7

[0059]

[0060] 本实施例制备的含塔拉胶与槐豆胶的抗溃散的磷酸钙骨水泥与普通磷酸钙骨水泥相比，抗溃散系数达到88±4％，提高了2倍多，抗溃散时间也增加到大于120min，抗溃散性能整体有明显改善；固化时间为18±1.8min，影响不大；抗压强度也没有很大的影响。

[0061] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。