[发明专利]一种具有抗菌性能的磷酸钙基骨水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物医用材料，具体的说是涉及一种具有抗菌性能的磷酸钙基骨水泥及其制备方法。

背景技术

由与疾病与创伤造成的骨缺损在临床较常见。当骨缺损达到一定临界尺寸时，依靠人类自身的修复能力很难将其修复。这时候，常需要进行植骨治疗，辅助修复骨缺损。由于自体骨来源有限，而异体骨移植又面临伦理道德及疾病传染的风险，开发人工植骨材料成为一条必然之路。在人类所开发的众多植骨材料中，骨水泥植骨材料由于具有良好的可注射性、可塑性、有利于开展微创手术和可根据不同的缺损进行临床赋形的特点，广受欢迎，成为临床上常用的骨修复材料。

在使用植骨材料进行植骨填充的时候，由于是一个创伤过程，常需要在植骨的同时进行抗感染的治疗。而与此同时，由于各种细菌感染所导致的骨髓炎也是临床上一种常见的骨科疾病，在手术清除病灶后植骨填充的治疗过程中，亦必须进行后续抗感染治疗。以前常用的方法是术后给患者服用或注射大剂量抗生素，作用于整个机体，达到抗感染的目的。而抗生素通常都具有较强的毒副作用，全身大剂量使用，会对肝肾等内脏器官造成毒害作用。由于骨水泥可以在骨切除后精确地植入病变部位，因此赋予骨水泥抗菌功能，使其在骨修复的同时能在病变部位抑制细菌生长，抗感染，成为科学界和医学界关注的热点。

常用的赋予骨水泥具有抗菌性能的方式是在骨水泥上负载抗菌药物，使药物弥散分布于骨水泥内部，让骨水泥能在植骨部位缓慢释放药物，这样可以使药物在病变部位较长时间保持较高浓度，提高药物的有效利用率，减少全身大剂量使用抗生素带来的毒副作用。但是，一方面，在临床上骨骼部位感染病程长，难以治愈，常需要在骨水泥上负载多种抗生素一起使用，而抗生素的过多引入会影响到骨水泥基本性能的发挥。另一方面，在临床上实际使用骨水泥时再向其中加入药物，需要再次进行研磨等步骤以使混合均匀，使得操作变得不便。

除了向骨水泥上负载抗生素等药物使骨水泥具有抗菌功能外，在骨水泥材料上负载上具有抗菌作用的金属元素银是另一种常用的赋予骨水泥抗菌性能的方法。银是一种已经被证实具有广谱抗菌性能的金属，虽然其抗菌效果好，但其是重金属元素，不是人体必需的微量元素，对人体有一定的毒性，甚至有报道指出在人体摄入过多银后造成中毒，会使人的皮肤，乃至内脏变成蓝色。因此植入含重金属元素银的材料具有一定的健康风险。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种具有抗菌性能的磷酸钙基骨水泥，其以铁、铜或钴离子单独改性或三种离子共同改性的磷酸钙、Ca(H₂PO₄)₂·H₂O混合粉末作为骨水泥固相，以柠檬酸和壳聚糖的混合溶液为液相，通过固液相的调和而制成。操作简便，利于临床使用。

本发明所采用的技术方案是：一种具有抗菌性能的磷酸钙基骨水泥，由固相混合料和液相混合料按照固液比为2.7g/ml调和配制而成，所述固相混合料由两种物质组成：其一为掺有M金属离子改性的磷酸钙粉末，其中M金属为Fe、Cu或Co的一种或多种的混合物，M金属离子占改性磷酸钙粉末中总金属离子的摩尔比为（1~5）%，另一为Ca(H₂PO₄)₂·H₂O，固相混合料中Ca(H₂PO₄ )₂·H₂O与M金属离子改性的磷酸钙粉末的摩尔比为1:1，所述液相混合料为添加有壳聚糖的柠檬酸溶液，所述柠檬酸溶液的浓度为0.5mol/L，每份柠檬酸溶液中含有占其质量1%的壳聚糖。

一种具有抗菌性能的磷酸钙基骨水泥的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、改性磷酸钙的制备

（1）按照权利要求1中的摩尔比称取Ca(NO₃)₂·4H₂O和M金属的硝酸盐，配制金属离子总浓度为0.1mol/L的混合溶液，备用；

（2）配制浓度为0.1mol/L的(NH₄)₂·HPO₄溶液，备用；

（3）在充分搅拌的条件下，按照化学计量比向步骤（2）配制的溶液中滴加步骤（1）配制的混合溶液，使步骤（1）中的金属离子完全反应生成正磷酸盐，反应结束后用氨水调节反应后溶液的pH值为7-8，备用；

（4）将步骤（3）中的悬浮液放置在40℃的水浴中陈化36h，然后进行抽滤，将抽滤后的滤饼依次用去离子水和无水乙醇洗涤，随后将滤饼放置在100℃下烘干24h，备用；