[发明专利]一种磷酸镁骨水泥

说明书

技术领域

本发明属于医用生物材料领域，特别是涉及一种磷酸镁骨水泥。

背景技术

据民政部报道，我国每年骨缺损及骨损伤者近300万，对骨修复材料的需求量巨大。目前，临床上应用于骨科领域的骨修复材料主要有硫酸钙、磷酸钙、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等生物医用材料。

磷酸钙虽然具有良好的生物相容性和生物活性，但由于钙磷比偏高，在体内降解非常缓慢。例如，中国专利200810092798.1公开了一种磷酸钙基骨水泥，具有良好的生物相容性，但降解速度偏慢，且粘合力较差。

近年来，对磷酸钙基复合生物材料的研究非常多。例如，美国专利6331312公开了可用作骨填料和粘合剂的可注射磷酸钙基复合材料，虽然可以降解吸收，但强度较低、粘合力仍不适用于韧带与骨组织的链接。中国专利201010534490.5公开了一种可注射可降解硫酸钙和磷酸钙复合材料，具有良好的骨传导性和生物相容性，但存在粘合力差等缺点。

PMMA骨水泥由于易成型及好的粘结性常被用于人工关节假体的固定。例如美国专利5968999描述了可用于矫形的骨粘合剂PMMA，但是PMMA在固化过程中释放出大量的热，导致组织坏死，且凝固时收缩；另外PMMA不可降解吸收，生物相容性较差。

在现有技术中，部分学者对镁基骨水泥进行了一些研究。例如，中国专利201010205094.8公开了一种用于形成可注射钙镁骨水泥的产品，包括：由复合磷酸钙盐与磷酸镁粉末均匀混合得到的固相粉末；以及由糊精、磷酸氢盐溶于水中得到的固化液。中国专利01105373.9公开了一种无机骨粘合剂，该无机骨粘合剂包括碱性化合物、磷酸盐、磷酸钙骨水泥和缓凝剂，用于人工关节固定、螺钉固定及破碎骨片的粘接固定。

现有骨水泥在实际应用过程中仍存在一些问题：1.在作为骨粘合剂开发时，材料如何在保证连接稳定的情况下，仍落后于骨折的正常愈合速度，对骨折的愈合有阻碍作用。2.如何进一步提高材料的生物相容性。从现有的研究结果来看，这些材料仍存在一定程度的炎症反应，对组织愈合产生不利影响。如钾盐型MPC在机体降解会引起局部体液钾、镁等离子的异常增多和pH升高带来的碱性化；这种降解结果存在着导致机体局部酸碱平衡失调和电解质紊乱的趋势，从而对组织愈合带来不利的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物相容性良好的磷酸镁骨水泥。为实现这一目的，本发明的磷酸镁骨水泥中添加了含硅化合物，在降解过程中，骨水泥表面会产生富Si-O-Si的多孔凝胶层。在硅凝胶层表面会产生大量带负电荷的Si-OH，与不同种类的蛋白质通过氢键和离子胺键(-Si-O-H₃N⁺-)结合形成高密度的蛋白吸附，硅凝胶层和在其表面形成的羟基磷灰石层具有高表面积，适合吸附大量的生物分子，从而促进细胞外响应。此外，硅凝胶层能够与镁离子等金属离子产生螯合作用，降低金属离子在体液中的游离度，减轻这些离子异常增多产生的毒性，从而提高生物相容性。

本发明的另一个目的在于提供一种降解速率与新骨生长相匹配的骨水泥。通过调节磷酸盐中磷酸二氢铵的比例，控制反应产生的氨气量，获得不同孔隙率和孔大小的磷酸镁骨水泥。这些孔隙可以提高磷酸镁骨水泥与体液接触面积，加快降解速率，同时也利于细胞爬行，促进细胞粘附、增殖和分化，具备有一定的骨诱导性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种磷酸镁骨水泥，包括粉剂和液剂，所述液剂与粉剂的液固比为0.1-0.5ml/g，所述粉剂由以下组分组成：32-70wt％的磷酸盐、28-65wt％氧化镁和1-15wt％的含硅化合物。

本发明的目的还可以通过以下的技术方案来进一步实现：

优选的，所述磷酸盐包括磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钙的一种或其混合物。

优选的，所述磷酸盐包括磷酸二氢铵，所述磷酸二氢铵占磷酸盐总量的5-30wt％。

优选的，所述磷酸盐还包括磷酸钙，所述的磷酸钙包括α-磷酸三钙、β-磷酸三钙的一种或其混合物。

优选的，所述氧化镁是氢氧化镁和/或碱式碳酸镁经过煅烧后获得，所述煅烧工艺中煅烧温度为1200℃-1600℃、煅烧时间为1-6h。

不同的煅烧工艺影响氧化镁的活性，进而影响骨水泥的强度和凝固时间。

更优选的，所述煅烧工艺中煅烧温度为1400℃-1500℃，时间为3-4小时。

另外，本发明的磷酸镁骨水泥中添加了适量的可降解促粘接材料，可使骨水泥的粘接性能进一步提升。