[发明专利]一种高强度磷酸钙复合纳米材料骨水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医用骨水泥，属于纳米材料和生物医学交叉领域，特别涉及一种高强度磷酸钙复合纳米材料骨水泥，本发明还涉及该高强度磷酸钙复合纳米材料骨水泥的制备方法。

背景技术

磷酸钙骨水泥( calcium phosphate bonecement , CPC) 是一种新型的人工骨修复材料。磷酸钙骨水泥除了具有良好的生物相容性与骨传导性外, 还具有在手术过程中可以任意塑形、固化过程中放热少等优点。被广泛用于牙齿和整形外科领域，许多学者对磷酸盐骨水泥的组成、性能和固化机理进行了大量的研究，并取得了许多有应用价值的成果。尽管磷酸盐骨水泥有很多优良的性能，但是目前进入临床应用的CPC 骨水泥存在固化后强度较低、耐久性差等性能的不足，使其应用受到一定程度的限制。因此, 许多学者通过在CPC 中加入无机离子, 复合无机、有机添加剂等对其性能进行改进和完善。

现有技术中，王志强等研究了针状硅灰石对CPC性能的影响，结果表明，在CPC中添加针状硅灰石可以缩短凝结时间，提高抗压强度，当针状硅灰石的添加量为3%时，CPC性能达到最佳。Ishikawa等通过在固化液中加入藻酸钠, 制成出不溃散、快速固化型CPC，即抗洗脱型FSCPC。固液调和后立即放入水中，CPC也不会溃散，并且能够正常固化, 而一般的CPC调和后立即放入水中， 在1 min内即发生溃散。实验证实了，在CPC中加入藻酸钠，对固化过程和时间无太大影响，而在一定浓度范围内，随着藻酸钠的含量的增加，CPC的强度却明显上升。尹等在磷酸钙骨水泥(CPC)中添加纳米二氧化硅(nSiO₂)获得了nSiO₂/CPC复合骨水泥。 研究nSiO₂的添加量对nSiO₂/CPC复合骨水泥的凝结时间、抗压强度和水化行为的影响，研究结果表明：nSiO₂ 添加量为5%的nSiO₂/CPC 复合骨水泥凝结时间由16 min 缩短到10 min，抗压强度由原来的(24±2) MPa 增加到(33±4) MPa，提高了38%。李娟莹等以碳纤维为增强相，含硅羟基磷灰石为基体，用丙烯酸/衣康酸的缓冲液为固化液，制备了碳纤维增强含硅羟基磷灰石骨水泥，并研究了工艺因素对其抗折强度的影响，结果表明，随碳纤维体积含量、硅烷偶联剂KH-550和柠檬酸钠含量的增加，骨水泥的抗折强度均呈现先增大后减小的趋势，骨水泥的抗折强度最大值为43.8 MPa。邱等采用物理共混法所合成的多壁碳纳米管/羟基磷灰石复合粉MWNTs/HA 复合粉末能促进CPC中纳米级HA 晶体的转化和生长, 使针状HA 含量的表现为最高,抗压力学性能为最好, 其抗压强度和弹性模量分别较空白CPC提高了48.23%和41.87%。但这些研究都很难满足CPC 在临床上不同应用的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种综合性能好，抗压强度高，操作方便的高强度磷酸钙复合纳米材料骨水泥。

本发明所要解决的另一技术问题是提供了上述高强度磷酸钙复合纳米材料骨水泥的制备方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种高强度磷酸钙复合纳米材料骨水泥，其特点是：该骨水泥由固相粉末和液相组成，固相粉末由以下重量比的原料组成：磷酸三钙5-20，羟基磷灰石30-70，γ-氧化铝纳米管1-10；液相为含有质量浓度1-10%柠檬酸、0-6%壳聚糖和5-15%葡萄糖的水溶液；固相粉末和液相在使用前按照液相与固相之比1 ml：0.3-0.8g调和而成。

本发明所述的高强度磷酸钙复合纳米材料骨水泥，其特点是：液相优选为含有质量浓度5%柠檬酸、3%壳聚糖和10%葡萄糖的水溶液。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。本发明还公开了一种如以上技术方案所述的高强度磷酸钙复合纳米材料骨水泥的制备方法，其特点是，其步骤如下：