[发明专利]复合骨水泥前体、锶硼酸盐生物玻璃/聚甲基丙烯酸甲酯复合骨水泥的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医用修复材料领域，具体涉及一种复合骨水泥前体、锶硼酸盐生物玻璃/聚甲基丙烯酸甲酯复合骨水泥的制备方法和应用。

背景技术

近年来，由于工伤事故、交通事故、骨科疾病等导致的骨缺损呈现出高的发病率，加之我国目前正走向老龄化社会，与老年人口相关的骨科退行性疾病不断增加，导致对骨修复生物材料的需求量越来越大。

骨水泥是一种用于骨科手术的骨修复材料，骨水泥通常由粉剂和单体两部分组成，在室温下将其按一定比例混合即可发生固化，将其置于更换关节或填充的部位，待反应结束后即可将关节固定或骨缺损修补。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥作为临床应用最广泛的骨水泥植入材料，诞生至今已有50多年的历史，它具有一定的生物相容性和较高的力学性能，可以用于承重部分的骨修复植入，但它不能直接诱导骨组织生长，缺乏生物活性和骨结合性能，使得PMMA骨水泥植入人体后容易损伤宿主组织，且组织相容性不理想，从而限制了PMMA骨水泥在骨修复材料的应用范围。

此外，传统的骨水泥多为填充型，若采用可注射的骨水泥，对骨水泥的流动性和凝固性能进行调节以满足注射性能要求，并利用医用注射器把骨水泥浆体注入到骨缺损部位进行骨修复，可实现骨缺损部位的微创甚至无创伤治疗，简化手术操作，减少患者的痛苦。

因此，有必要一种具有良好生物活性、可降解性且兼具良好的可注射性、骨诱导作用及良好力学支撑性能的复合骨水泥及其制备方法和应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种复合骨水泥前体，所述复合骨水泥前体中的固相粉剂和固化液通过聚合反应得到锶硼酸盐生物玻璃/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合骨水泥，该复合骨水泥通过在聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥基础上加入了锶硼酸盐生物玻璃，植入人体后，锶硼酸盐生物玻璃会逐渐降解，可原位形成含锶的羟基磷灰石，赋予了PMMA复合骨水泥良好的生物活性和降解性，从而增强复合骨水泥与宿主骨的结合；锶硼酸盐生物玻璃能够在降解过程中释放成骨促进元素锶、硼等，能有效地诱导骨生长；同时该复合骨水泥还具有与骨骼相匹配的力学强度，综合了锶硼酸盐生物玻璃和PMMA的性能，从而在促进骨修复方面达到了更为良好的效果，本发明还提供了一种锶硼酸盐生物玻璃/聚甲基丙烯酸甲酯复合骨水泥的制备方法和应用。

第一方面，本发明提供了一种锶硼酸盐生物玻璃/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合骨水泥前体，所述复合骨水泥前体包括固相粉剂和固化液，其中，所述固相粉剂包括锶硼酸盐生物玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉体和聚合引发剂，所述固化液包括甲基丙烯酸甲酯(MMA)和聚合活化剂，所述聚合引发剂包括过氧化二苯甲酰(BPO)，所述聚合活化剂包括N,N-二甲基对甲苯胺(DMPT)；所述锶硼酸盐生物玻璃的化学组分为aSrO·bXO·cB₂O₃·dP₂O₅·eSiO₂·fY₂O，其中所述a,b,c,d,e和f为摩尔份数(摩尔分数)，a为2～14,b为2～22,c为16～54，d为2～6,e为0～36，f为6～14，X为Ca、Mg的一种或多种，Y为Na或K的一种或多种；所述固相粉剂的质量为所述复合骨水泥前体的质量的50-80％，所述锶硼酸盐生物玻璃在所述固相粉剂中的质量百分含量为5-20％，所述聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉体在所述固相粉剂中的质量百分含量为78-94％。

优选地，所述复合骨水泥前体中的固相粉剂和固化液通过聚合反应得到可注射聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合骨水泥。

aSrO·bXO·cB₂O₃·dP₂O₅·eSiO₂·fY₂O为锶硼酸盐生物玻璃的组成表达式，其具体含义为：该锶硼酸盐生物玻璃含有SrO-XO-B₂O₃-P₂O₅-SiO₂-Y₂O这几种氧化物(其中X为Ca、Mg的一种或多种，Y为Na或K的一种或多种)，该锶硼酸盐生物玻璃为多种氧化物组成的混合物，混合物的组成满足表达式aSrO·bXO·cB₂O₃·dP₂O₅·eSiO₂·fY₂O中元素的配比要求。