[发明专利]镧系元素掺杂的可注射型磷酸钙骨水泥的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明一种以镧系元素取代部分β‑磷酸三钙晶格中的钙离子的镧系元素掺杂的磷酸钙骨水泥的制备方法，通过固相反应法制备一定比例镧系元素取代的磷酸钙盐粉末，以此为主体配制骨水泥粉末；配制含磷酸化壳聚糖、明胶、羟丙基甲基纤维素的柠檬酸溶液作为固化液，调节骨水泥的可注射性和固化时间。本发明提出的配方具有良好的可注射性，合适的固化时间，适合微创手术。通过在磷酸钙骨水泥中掺杂镧系元素，使骨水泥具有荧光标记能力，有望应用于骨科临床上进行体内材料定位、监测药物释放、追踪材料降解、跟踪治疗状况等，为磷酸钙骨水泥的临床应用提供新的思路。

技术领域

本发明涉及一种生物医用材料技术领域，特别是涉及一种镧系元素掺杂的可注射型磷酸钙骨水泥的制备方法及其产品和应用，具体是制备一种以镧系元素取代部分β-磷酸三钙晶格中的钙离子的镧系元素掺杂的磷酸钙骨水泥。

背景技术

镧系元素应用于荧光成像时，表现出优秀的光学和电磁方面的特性。镧系元素在近红外区光谱激发时，表现出独特的上转换机制，使近红外区域（NIR）中较低能量的光子转换成可见区域中较高能量的光子，从而有利于体内成像的高信噪比和深光穿透。

可注射型骨水泥临床上常用于微创手术治疗，必须具备良好的可注射性、抗溃散性、生物相容性以及合适的固化时间。同时，材料固化后一般要求其力学强度至少达到人体松质骨的程度0.4～30.0 MPa [苗军,王继芳,中国修复重建外科杂志,2005]。镧系元素掺杂在磷酸三钙的晶格中，制备具有荧光标记性的可注射型骨水泥，有利于微创手术时体内材料定位、监测药物释放、追踪材料降解、跟踪治疗状况等骨科临床应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种镧系元素掺杂的可注射型磷酸钙骨水泥的制备方法，以提供具备良好的可注射性和固化能力、并具有荧光标记能力的可注射型磷酸钙骨水泥。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的镧系元素掺杂的可注射型磷酸钙骨水泥产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

基于以上背景，本发明利用固相反应法制备镧系元素掺杂的β-TCP粉末，提供一种镧系元素掺杂的可注射型磷酸钙骨水泥的制备方法。

本发明目的通过下述方案实现：一种镧系元素掺杂的可注射型磷酸钙骨水泥的制备方法，以镧系元素取代部分β-磷酸三钙（β-TCP）晶格中的钙离子的镧系元素掺杂的磷酸钙骨水泥，包括以下步骤：

（1）将CaHPO₄·2H₂O、CaCO₃以及镧系稀土氧化物粉末按比例混合均匀，其中HPO₄^-的摩尔数：CO₃^2-和镧系稀土氧化物中氧原子的摩尔数之和的摩尔比为2:1；镧系元素取代钙元素的摩尔量占比为1-10%，将混合粉末置于1100℃马弗炉中煅烧2-4h，加热结束后随炉自然冷却，之后，使用无水乙醇，400rpm湿法球磨4h，悬液通过旋转蒸发除去乙醇，得镧系元素掺杂的β-TCP；

（2）配制浓度为10-20%（w/v）的柠檬酸溶液，向溶液中加入浓度为0.1-1%（w/v）的磷酸化壳聚糖、0.1-1%（w/v）的羟丙基甲基纤维素和0.01-1%（w/v）的明胶，制备得到骨水泥固化液；

（3）将上述镧系元素掺杂的β-TCP与一水合磷酸二氢钙按比例混合，β-TCP质量分数为50-70%，得到骨水泥粉末，与步骤（2）所制固化液按固液比1.0g/mL -2.5g/mL进行调和，即可得到具有良好注射性的镧系元素掺杂的磷酸钙骨水泥。

在上述方案基础上，步骤（1）中，悬液于80℃旋转蒸发后放入60℃烘箱中干燥备用。

步骤（2）中，所述的骨水泥固化液的配制方式为50℃加热溶解，辅以机械搅拌或磁力搅拌。