[发明专利]一种医用可降解聚氨酯骨水泥及其制备方法

说明书

本发明公开了一种医用可降解聚氨酯骨水泥及其制备方法，属于医用材料领域，固化成型后为具有泡孔结构的聚氨酯弹性体，其除具有可缓慢降解形成空腔以促进骨细胞增殖与粘附，支持新骨组织的内向生长，力学性能优良以提供优异的粘接性能、支撑性能和缓冲性能，不影响患者的正常活动的特性外；还具有操作时间长以满足临床使用需求，粘度较低方便骨水泥的混合与注射，室温反应凝固快，可实现骨水泥注入骨缺损或骨折部位时的快速原位固化，适应不规则形状的缺陷，降低手术难度缩短手术时间以降低手术风险；同时，还具有固化反应热低的优良特性。该骨水泥有望替代传统的PMMA，磷酸钙，硫酸钙骨水泥，为临床骨移植替代物材料提供新的选择。

技术领域

本发明涉及医用材料技术领域，更具体地，涉及一种医用可降解聚氨酯骨水泥及其制备方法。

背景

骨水泥是骨科手术中亟需但尚未解决的问题。相比金属板、螺钉等传统骨折固定方法，使用骨水泥固定骨折有以下优点：①骨水泥可以提供一种简单快速固定骨折的方法，效率高可缩短手术时间，减少手术过程中带来的诸如感染等并发风险。②能处理金属板、螺钉等传统骨折固定方法无法处理的骨折情况，尤其对于高度粉碎性骨折，骨折处存在许多难以通过常规方法固定的细碎骨片。③使用骨水泥可以妥善处理近关节处的损伤，避免传统骨折固定方法因金属植入物带来的可能的关节功能损伤。④此外，使用可生物降解骨水泥可免去移除金属植入物给患者带来的痛苦。虽然，骨水泥有着明确的临床需求以及广阔的市场前景，然而目前并没有可以完全满足临床需求的骨水泥商品出现。

目前市场上比较常见的骨水泥有聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(PMMA)、磷酸钙骨水泥、硫酸钙骨水泥。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥因具有良好的生物和力学特性以及快速成型等优点，成为临床手术中使用较多的骨水泥。然而，PMMA骨水泥存在许多缺点：①聚合过程中释放出大量的热，容易引起周围组织发生炎症反应，导致植入材料与宿主骨间发生松动；②不可生物降解性；③单体毒性和泄漏；PMMA骨水泥的这些缺点极大地限制了其应用。

事实上，理想的骨水泥材料必须是具备以下特性：

①对骨骼有较高的粘接强度、本体具有较高的压缩强度和良好的缓冲性能；

②可降解、生物相容性良好且无毒(包括降解物质和任何析出物)，降解过程中支持新骨组织的向内生长；

③新骨组织生长过程中(骨水泥同步降解)，提供骨折处以足够的强度，不影响患者的正常活动(以及正常活动时不损伤新生骨组织)；

④较长的操作时间、注射后较快的室温固化速度、较低的固化反应热。

由于具有优异的机械性能、性能可调节以及优异的生物相容性和血液相容性等优点，聚氨酯被广泛地应用于制造各种医疗器械，包括血管支架、假肢及心脏支架、人造器官等。例如，Da Si lva等研究了可生物降解聚氨酯的大分子结构对眼部药物控制输送的影响；Hassa制备和测试了一系列了聚己内酯和聚氨酯共混物的形状记忆材料，该材料支持细胞粘附和增殖，因此可作为植入支架材料使用；Metzner等设计了一种聚氨酯瓣膜支架，并在绵羊模型中评估对其进行了评估，显示出了良好的结果。因而，基于聚氨酯材料优异的机械性能、性能可调节以及优异的生物相容性和血液相容性等优点，制备医用可降解聚氨酯骨水泥以满足骨科手术迫切的临床需求具有重大的社会意义与经济效益。

发明内容

针对传统磷酸钙(CPC)骨水泥与骨的粘接强度差、硬而脆的缺点以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥临床使用时聚合反应放热量大、单体有毒且固化后不可降解以促进骨细胞粘附和增殖、支持新骨组织的内向生长等缺点，本发明的一个目的在于提供了一种医用可降解聚氨酯骨水泥，其具有如下优点：

1、可在人体内缓慢降解，降解物质无毒、不引起生物体排异反应且可迅速排泄出人体；降解过程中形成空腔，促进骨细胞的增殖和粘附，支持新骨组织的内向生长；同时，该聚氨酯骨水泥，降解周期适宜，在新骨生长的时间内(约3个月)能提供优异的(与骨)粘接性能、支撑性能和缓冲性能，不影响患者的正常活动；