一種具有部分降解功能的丙烯酸類復合骨水泥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物醫(yī)學工程領(lǐng)域中的生物材料技術(shù)，具體地說是一種可部分降解的 骨修復水泥材料及其制備技術(shù)，特別涉及添加可降解致孔劑的丙烯酸類骨水泥及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 骨質(zhì)疏松性或創(chuàng)傷性骨折十分常見。在美國，每年約有150萬例骨質(zhì)疏松性骨 折，其中發(fā)生于脊柱為75萬例，遠高于心臟病等其它疾病，醫(yī)療護理費在1995年即超過 138億美元，預計2030年將大于600億美元。椎體壓縮骨折（Vertebral Compression Fractures，VCF)不僅發(fā)生率高，而且后果嚴重，椎體壓縮骨折導致的脊柱畸形逐步影響肺、 胃腸功能，還可能引起慢性背痛、失眠、活動減少等，導致生活質(zhì)量急劇下降，報告顯示5年 內(nèi)的死亡率達34%。
[0003] 日益盛行的微創(chuàng)治療，如經(jīng)皮椎體成形術(shù)（Percutaneous vertebroplasty, PVP) 和經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)（Percutaneous kyphoplasty, PKP)，能迅速緩解患者疼痛，使骨折 椎體復位，改善肺功能，顯示出極大的優(yōu)越性。
[0004] 目前，臨床上PVP/PKP手術(shù)中最常采用的填充材料是聚甲基丙烯酸甲酯 (Polymethylmethacrylate, ΡΜΜΑ)。然而，ΡΜΜΑ存在如聚合用單體有一定的毒性且聚合物 生物相容性較差、聚合反應過程大量放熱損傷周圍組織、力學強度遠高于周圍自然骨易形 成應力遮擋等不足，導致其在臨床應用時可能伴隨不同程度的并發(fā)癥。
[0005] 同時，ΡΜΜΑ骨水泥缺乏界面活性，在骨與植入體之間無法形成穩(wěn)定牢固的界面結(jié) 合，長時間后容易引起松動和下沉問題，特別是無菌性松動（ΡΜΜΑ骨水泥和骨組織界面之 間的微動造成植入的ΡΜΜΑ材料被纖維組織包覆所造成的，進而導致炎癥），成為手術(shù)失敗 的最主要原因。并且丙烯酸類骨水泥固化過程中產(chǎn)熱，形成局部高溫，可能導致鄰近骨組織 壞死。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有部分降解功能的丙烯酸類復合骨水 泥及其制備方法。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明第一方面提供的技術(shù)方案是：一種丙烯酸類復合骨水泥 組合物，包含丙烯酸類聚合物粉末，摻造影劑固體粉末，丙烯酸類單體，
[0008] 其特點在于，所述組合物還包含具有降解功能的致孔劑。
[0009] 本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述致孔劑為粒徑100-1500 μπι的可降解微球或顆 粒。
[0010] 本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述致孔劑選自金屬球，絲素球，絲素/TCP復合球，淀 粉球，硫酸鈣球、聚乳酸球、聚乳酸-羥基乙酸共聚物球。
[0011] 本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述金屬球選自鎂球，鎂合金球。
[0012] 本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述致孔劑為羥基磷灰石涂覆的鎂顆粒，羥基磷灰石 涂覆的絲素球。
[0013] 本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述致孔劑占丙烯酸類復合骨水泥總粉末質(zhì)量的 5-70 %，優(yōu)選為20-50 %，更優(yōu)選為30-40 %。
[0014] 本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述復合骨水泥為聚甲基丙烯酸甲酯復合骨水泥，其 組合物為：聚甲基丙烯酸甲酯的粉末，摻造影劑固體粉，甲基丙烯酸甲酯單體和致孔劑。
[0015] 甲基丙烯酸甲酯的均聚粉或共聚粉與液體組份混合時能固化，形成具一定機械強 度的固態(tài)物。液體主要組份包括甲基丙烯酸甲酯單體，當它與粉末組份混合時能形成水泥。 所述致孔劑和粉末組分和液體組分混合時能均勻混合在上述兩組分中。
[0016] 本發(fā)明的第二方面提供一種丙烯酸類復合骨水泥的制備方法，其包括如下步驟：
[0017] (1)取丙烯酸類聚合物粉末和過氧化苯甲酰混合備用；
[0018] (2)再取丙烯酸類單體和N，N-二甲基對甲苯胺混合；
[0019] (3)在攪拌容器中裝入步驟⑴的粉末組分，隨后裝入步驟⑵的混合液體組分， 攪拌均勻后，得到拉絲期的骨水泥；最后按比例加入致孔劑，充分攪拌，得到丙烯酸類復合 骨水泥。
[0020] 本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述致孔劑選自金屬球，絲素球，絲素/TCP復合球，淀 粉球，硫酸鈣球、聚乳酸球、聚乳酸-羥基乙酸共聚物球。
[0021] 本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，致孔劑為羥基磷灰石涂覆的金屬球時，將金屬球用鹽 酸腐蝕后取出，用水中洗凈，然后置于氫氧化鈉溶液中，溫度為l〇〇°C，30分鐘后取出，用水 洗凈，將金屬球置于氯化鈣溶液中，然后向其中緩慢滴加等體積的磷酸氫二鉀溶液，攪拌取 出用水清洗干凈，最后將預鈣化處理過的金屬球在模擬體液中浸泡，得到羥基磷灰石涂覆 的金屬球，由此作為致孔劑。
[0022] 本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，致孔劑為絲素球時，將蠶絲于碳酸鈉溶液中煮沸，用去 水多次搓洗盡絲膠，烘干后溶于9. 3mol/L溴化鋰溶液，60°C下溶解4小時后，去離子水透析 48小時，高速離心去除絲素凝聚物，經(jīng)濃縮或稀釋后制得濃度為5wt. %的絲素蛋白溶液； 然后在10KV的靜電場中將絲素溶液從注射栗中推出滴到液氮中，再經(jīng)過冷凍干燥制得的 絲素球，由此作為致孔劑。
[0023] 本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，致孔劑為羥基磷灰石涂覆的絲素球時，如前述方法制 備得到5wt. %的絲素蛋白溶液，然后在10KV的靜電場中將絲素溶液從注射栗中推出滴到 液氮中，再經(jīng)過冷凍干燥制得的絲素球，將絲素球浸泡多巴胺-tris溶液過夜，然后用模擬 體液浸泡多巴胺處理過的絲素球，得到羥基磷灰石涂覆的絲素球。
[0024] 本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，致孔劑為絲素/磷酸三鈣復合球時的制備方法，將 5wt. %的絲素蛋白溶液和磷酸三鈣的懸浮液（質(zhì)量比1:10)從注射栗中推出滴到液氮中， 再經(jīng)過冷凍干燥制得到絲素/磷酸三鈣球。
[0025] 本發(fā)明第三方面提供一種丙烯酸類復合骨水泥的用途，用于制備椎體成形術(shù)用的 骨水泥。
[0026] 優(yōu)選地，所述椎體成形術(shù)包括經(jīng)皮椎體成形術(shù)PVP和經(jīng)皮椎體后凸成形術(shù)PKP。
[0027] 本發(fā)明中，術(shù)語"致孔劑"是指主要具有可體內(nèi)降解性的一類組分物質(zhì)，該致孔劑 還具有其它一些物理或生物特性，包括但不限于如高生物相容性、高骨傳導性、高骨誘導 性、高成骨活性、高硬度。通常，致孔劑的形狀為球形，顆粒狀或不規(guī)則塊狀。此外，對于不 同類型的致孔劑，其降解時間也不同，因此，在實際醫(yī)療實踐中，醫(yī)生可以根據(jù)病患的具體 手術(shù)部位及具體情況可以選擇使用具有不同降解時間骨水泥，從而調(diào)控新生骨和骨水泥的 結(jié)合狀況。本發(fā)明中，致孔劑包括但不限于金屬球，絲素球，絲素/TCP復合球，淀粉球，硫酸 鈣球、聚乳酸球、聚乳酸-羥基乙酸共聚物球。
[0028] 致孔劑為100_1500 μπι的可降解微球或顆粒。致孔劑可以通過研磨法，乳化溶劑 揮發(fā)法，噴霧干燥法，靜電噴霧法，微流體法等方法制得，或者可以通過商業(yè)途徑獲得。
[0029] 本發(fā)明中的甲基丙烯酸甲酯骨水泥的組合物，其中的甲基丙烯酸甲酯PMMA聚合 粉，包括均聚粉或共聚粉，平均粒徑40-100 μ m，其平均分子量一般為15萬~40萬。
[0030] 本發(fā)明的致孔劑/PMMA復合骨水泥，優(yōu)選丙烯酸骨水泥單體與粉體的液/粉比為 (1-1. 5ml) :2g〇
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0032] 1.與現(xiàn)有技術(shù)的丙烯酸骨水泥相比，本發(fā)明的骨水泥可以部分降解，在致孔劑降 解的同時，產(chǎn)生的空洞可使新生骨長入，新生骨和未降解過的骨水泥互相咬合，形成穩(wěn)定牢 固的界面結(jié)合作用，極大地降低了骨水泥松動的風險。
[0033] 2.與現(xiàn)有技術(shù)的丙烯酸類骨水泥相比，本發(fā)明的骨水泥的壓縮模量較低，并且致 孔劑降解且新生骨長入后，該骨水泥的壓縮模量和水泥四周骨的模量接近，可極大減小對 骨水泥四周自體骨的應力遮擋，大大降低注射椎體鄰近節(jié)段骨折或退變的風險。
[0034] 3.本