[发明专利]明胶微球复合壳聚糖纤维框架骨水泥及其制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在骨组织工程中能增加可吸收人工骨水泥多孔网格，增加强度、便于载药，促进降解的纤维框架结构。属于组织工程用材料及产品领域。

背景技术

骨水泥是一种用于骨科手术的医用材料，由于它的部分物理性质以及凝固后外观和性状颇像建筑、装修用的白水泥，便有了如此通俗的名称。其实，它的正名是骨粘固剂。其主要成分是聚甲基丙烯酸甲酯，主要用于人工关节置换手术。1951年，瑞典Klaer用PMMA作为髋关节假体固定材料；1988年Charnley深入研究并推广使用，从而使骨粘固剂固定假体置换获得成功；我国1978年研制成功并应用与临床。

目前，应用于临床的自固化人工骨水泥孔径多为8～12μm，结构较致密，难以形成相互联通的孔隙系统，不便于骨细胞长入。因此，骨水泥的降解及血管化仅发生在材料表面。同时，现行骨水泥改性方法制备的微孔难以相互联通，导致其强度低，载药效果欠佳。

现行磷酸钙骨水泥改性制备的微孔难以相互联通，强度低，载药效果欠佳。文献（Zhang J T, Taneret F, Bouler J M. Fabrication and Mechanical Properties of Calcium Phosphate Cements(CPC) for Bone Substitution[J].Materials Science and Engineering(C),2011,31:740-747.）报道应用甘露醇致孔，但形成的微孔直径大小不一，大多迂曲细小，对提高骨传导性能作用尚不显著。另有文献（吴飞雁, 刘兴炎, 陈克明, 葛宝丰, 马广仁, 孔凡宾. 大孔径速降解磷酸钙骨水泥的制备[J].中国矫形外科杂志, 2008,15:1181-1184.）报道利用蔗糖致孔，形成300μｍ的微孔，但是微孔之间缺乏小孔沟通，难以取得令人满意的骨传导效应。还有应用气体挥发法、添加可降解高分子共聚物降解法致孔的报道，或因孔径不规则，或因降解产物影响微环境，改良效果并不理想。近年来壳聚糖和明胶被应用于骨水泥改性，其降解产物无毒副作用，文献（厉孟, 刘旭东, 刘兴炎, 葛宝丰.明胶微球/rhBMP-2/CPC的制备及其异位成骨效应研究[J].中国骨伤. 2011,5:411-415.）报道以双相乳化法利用京尼平交联明胶微球改性磷酸钙骨水泥，孔径约60μｍ，文献（潘朝晖,范清宇,蒋萍萍,王剑利. 壳聚糖纤维及明胶联合增强的磷配钙骨水泥理化性能及生物相容性研究[J]. 中国矫形外科杂志. 2009,17:1334-1337.）报道应用壳聚糖纤维加入到磷酸钙骨水泥中，结果显示纤维在磷酸钙骨水泥中致的孔径仅有5μｍ-10μｍ，但是纤维孔道可以连通大的微孔，从而更好地形成多孔结构。但是单纯应用壳聚糖纤维或者明胶微球，仍然不能解决骨水泥植入物表面血管化，荷载药物爆发释放等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种明胶微球复合壳聚糖纤维框架骨水泥的制备及使用方法，提高了骨水泥孔隙率，形成相互联通的微孔，增加了机械强度及载药性能，在骨水泥中使微孔与微孔间通过微型孔道联通，使骨水泥能够更快吸收、降解。

本发明的技术方案为：

一种明胶微球复合壳聚糖纤维框架骨水泥，主要由明胶微球、壳聚糖纤维、磷酸钙骨水泥粉剂和固化液制备而成，其中，明胶微球与壳聚糖纤维按质量比7:1比例混合后，加京尼平溶液交联得到微球纤维框架结构，磷酸钙骨水泥粉剂与微球纤维框架结构按质量比3:1比例混合后，再按固液质量比3～4:1与固化液混合得到。

一种明胶微球复合壳聚糖纤维框架骨水泥的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备明胶微球：通过双乳化法制备直径100～200μm大小的明胶微球，冷冻干燥24小时；

（2）制备微球纤维框架结构：将步骤（1）制备的明胶微球与壳聚糖纤维按质量比7:1比例混合0.5小时，与京尼平溶液交联3天，冷冻干燥24小时后得到微球纤维框架结构；

（3）制备复合骨水泥：将骨水泥粉剂与步骤（2）制备的微球纤维框架结构按质量比3:1比例混合，按常规程序配以固化液混合，搅拌5分钟左右即可初凝，10分钟左右终凝，得到本发明明胶微球复合壳聚糖纤维框架骨水泥产品。

上述明胶微球复合壳聚糖纤维框架骨水泥的使用方法：