[发明专利]一种温敏性PEG聚酯嵌段共聚物改性的可注射型磷酸钙骨水泥及制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物医用材料技术领域的方法，具体是一种温敏性水凝胶改性的可注射型磷酸钙骨水泥及制备和应用，以自制的α-TCP为粉末主体，以温敏性PEG/聚酯嵌段共聚物溶液为固化液，制备得到注射性、抗溃散性良好的可注射型磷酸钙骨水泥。

背景技术

磷酸钙类骨水泥由于其具备良好的生物相容性以及骨诱导性，在骨损伤修复方面具有广阔的应用前景。磷酸钙类骨水泥通常由磷酸钙盐的粉末与固化液在一定的固液比例下调匀，发生水化反应，能在室温或人体环境中自固化，具有自由塑形、固化温和的特点，通过添加适合的改性剂改善骨水泥调和浆的流动性和可注射性，可应用于微创介入治疗。骨水泥良好的注射性和抗溃散性是临床应用的基本条件[陶艳, 李东旭, 李延报, 材料导报A:综述篇, 2011]，骨水泥注射至体内后若发生溃散，会形成大量游离的磷酸钙造成血栓，危及患者生命，抗溃散性较差往往是限制磷酸钙骨水泥临床应用的重要原因。

温敏性PEG/聚酯嵌段共聚物是一种可注射的热致水凝胶，如PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物等，它的制备原料（如PEG、PLGA）均获得FDA批准在临床上应用。它的水溶液在低温时呈自由流动的溶胶态，随着温度的升高，在一个特定的温度会发生溶胶到凝胶的相转变，形成致密的凝胶网络结构。这类热致水凝胶具有良好的生物相容性、可降解性，常用于药物缓释给药、细胞培养支架、表面创伤修复材料等[B. Jeong, Y. H. Bae, S. W. Kim, Macromolecules. 1999]。

本发明针对以上背景，利用温敏性PEG/聚酯嵌段共聚物独特的相转变特性，提出一种温敏性PEG/聚酯嵌段共聚物改性的可注射型磷酸钙骨水泥的制备方法，改善骨水泥的注射性，同时，使共聚物在注射至体内时转变成凝胶，包裹磷酸钙骨水泥防止溃散的发生，为解决磷酸钙骨水泥临床安全性问题提出一种新的途径。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种温敏性PEG/聚酯嵌段共聚物改性的可注射型磷酸钙骨水泥及制备和应用，为解决磷酸钙骨水泥的注射性和抗溃散性提供一种新的途径。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：采用固相反应法，通过控制反应条件，制备得到作为骨水泥粉末主体的α-TCP粉末；通过聚合物单体的本体聚合，制备ABA型PEG/聚酯三嵌段共聚物，通过控制原料中单体的投入，调控聚合物结构进而控制相转变窗口，使其在37℃发生溶胶凝胶转变；将上述α-TCP粉末与PEG/聚酯三嵌段共聚物水溶液按一定比例混合，制备得到注射性、抗溃散性良好的磷酸钙骨水泥。

一种温敏性PEG/聚酯嵌段共聚物改性的可注射型磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

（1）采用固相反应法将原料磷酸氢钙与碳酸钙按摩尔比2:1充分混合后，在1250-1400℃煅烧2-4h并急速冷却至室温，制备α-TCP粉末；

（2）制备温敏性PEG/聚酯嵌段共聚物，按质量分数10-20%配制成水溶液，使其凝胶窗口在15-40℃为凝胶，作为骨水泥固化液；

（3）将上述骨水泥粉末与固化液按固液比2g/mL混合后，制备得到注射性、抗溃散性良好的可注射型磷酸钙骨水泥。

步骤（1）所述的固相反应法的原料混合方式为使用无水乙醇为介质的湿法球磨，转速为400rpm，球磨时间为1-4h，球料比为质量比3:1；产物球磨方式为使用无水乙醇为介质的湿法球磨，转速为400rpm，球磨时间为6h，球料比为质量比4:1。

步骤（2）所述的温敏性PEG/聚酯嵌段共聚物包括PLGA-PEG-PLGA、PCLA-PEG-PCLA温敏性三嵌段共聚物，制备方法为聚合物单体的本体聚合；以分子量为1000-2000的两端为羟基的PEG为大分子引发剂，以异辛酸亚锡，或为锌粉、氢化钙的一种为催化剂，使单体丙交酯(LA)、乙交酯(GA)或己内酯（CL）开环聚合，得到中间为亲水的PEG嵌段、两端为疏水聚酯嵌段的三嵌段共聚物，该水溶液的配制方式为4℃下磁力搅拌溶解。

一种温敏性PEG/聚酯嵌段共聚物改性的可注射型磷酸钙骨水泥，其特征在于，根据上述任一所述方法制备得到。

一种温敏性PEG/聚酯嵌段共聚物改性的可注射型磷酸钙骨水泥的应用。

本发明包括以下步骤：

1、将磷酸氢钙与碳酸钙粉末按摩尔比2:1混合均匀。所述混合方式为使用无水乙醇为混合介质的球磨混合，转速400rpm，球磨时间为1-4h，混合后的悬浊液通过旋转蒸发除去乙醇后放入60℃烘箱中干燥。