[发明专利]一种可注射型骨水泥及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可注射型骨水泥及其制备方法和应用。本发明将天然骨脱脂脱蛋白后，经过高温煅烧，得到具有成骨诱导能力的天然骨骨粉，将骨粉浸泡在可溶性镁盐溶液中，负载上Mgsupgt;2+/supgt;，在引入金属元素的同时，在外层包裹上一层壳聚糖季铵盐薄膜，一方面对Mgsupgt;2+/supgt;的释放起到缓释，同时能够发挥抗菌作用。本发明制得的骨水泥复合了天然骨骨粉，填补了PMMA骨水泥缺乏生物活性和成骨诱导能力不足的缺陷，同时经过修饰后的骨粉能够释放Mgsupgt;2+/supgt;，调节细胞生理代谢，外层封装的壳聚糖季铵盐薄膜能够抗菌和加速矿化沉积速率，提高与骨组织之间的交联密度，避免植入后的骨水泥产生松动。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种可注射型骨水泥及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球老龄化趋势的急剧发展，骨质疏松的病发率正在急速增加。骨质疏松症导致全世界每年超过800万例骨折，已经成为了困扰人类又一重大疾病。骨质疏松性椎体压缩性骨折(OVCFs)是一种全身性、多因素疾病，伴有骨质减少和骨量丢失，可破坏骨的微观结构并增加骨的脆性，从而阻碍日常活动并降低生活质量。目前主要是有两种标准的微创治疗，一种是椎体后凸成形术(PKP)，另外一种是经皮椎体成形术(PVP)。在这样的大背景下，骨水泥注射技术开始应用于脊柱疾病，用于帮助恢复椎体的稳定性和缓解病患者的疼痛。目前市场上已有多种骨水泥产品，如PMMA(聚甲基丙烯酸)骨水泥、磷酸钙骨水泥、硫酸钙骨水泥等，它们之间各有优劣。基于PMMA的各种优异特性，例如，易于注射、机械支撑高、成本低和良好的可塑性等，使它成为临床上最常用的治疗方法。此外，PMMA骨水泥也存在一些局限性：(1)PMMA作为生物惰性材料，不具备生物活性，尤其是缺乏骨诱导能力。(2)高的机械强度可能会导致应力屏蔽现象，造成附近的椎骨骨折。(3)骨水泥在聚合的过程中会会释放大量的热量，损伤周围的组织和细胞。

天然骨骨粉，它的结构类似羟基磷灰石，易于塑形并且来源广泛，在骨粉的制备过程中经过物理和化学的方法脱脂托蛋白处理，并且在高温下煅烧，消除了抗原性，解决了生物相容性的问题。并且对比其他类型的生物陶瓷材料，例如硅酸钙，磷酸钙，生物活性玻璃等，具有更强的骨传导性，在组成和结构上更加匹配人体骨组织。通过将天然骨骨粉和PMMA骨水泥复合可以极大提升材料的生物活性。将骨水泥植入病患者的体内常常会伴随着细菌感染，常用的解决办法是向骨水泥加入了抗生素。虽然这样做可以在一定程度上起到抗菌的作用，但是释放效率低，并且抗菌效果不明显。

因此，开发一种具备优异成骨活性同时又具备较好的抗菌作用的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥是有待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种可注射型骨水泥及其制备方法和应用。本发明提供一种脱脂脱蛋白后的天然骨骨粉，经过表面修饰后吸附上Mg²⁺，然后封装上一层壳聚糖季铵盐薄膜。通过将改性后的天然骨粉加入到PMMA骨水泥中，不仅赋予了骨水泥良好的生物活性和成骨诱导能力，同时还具备抗菌性，避免骨缺损处发生感染。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种可注射型骨水泥的制备方法，包括如下步骤：

(1)首先将脱脂脱蛋白的天然骨在600～900℃下烧结4h，然后球磨后用无水乙醇和水交替清洗后经干燥得到天然骨骨粉；

(2)将步骤(1)所述的天然骨粉浸入可溶性镁盐溶液中，并搅拌后将骨粉滤出来，烘干后备用；

(3)将壳聚糖季铵盐(HACC)溶解于水中，在60～80℃下搅拌4～7h，同时加入交联剂，调节体系pH为8～11进行交联反应，交联反应结束后，得到凝胶溶液，调节凝胶溶液pH为7；经透析纯化后，加入甘油和步骤(2)烘干后的骨粉，搅拌后取出干燥，制得外层包裹有壳聚糖季铵盐薄膜和负载Mg²⁺的骨粉，记作Bone-Mg²⁺-HACC；