[发明专利]一种具有降低热坏死效应的复合骨水泥

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，特别涉及一种具有降低热坏死效应的基于丙烯酸酯类的复合骨水泥。

背景技术

随着人口老龄化进程的不断加剧，骨质疏松骨折已经成为科研学者和临床医生需要面对的一个棘手问题。据2013年欧盟统计，每年欧盟新发骨质疏松骨折350万例，医疗花费约370亿欧元。2010年中国国家统计局估算，我国骨质疏松患者达8000万，每年新发骨质疏松骨折约800万例。骨质疏松骨折多需手术治疗，目前遇到的难题是：骨折多粉碎，局部容易形成骨质缺损；骨量差，内固定或者假体把持力低，容易导致内植物的松脱，最终的疗效很难使患者和医生满意。

聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)不仅可以作为骨替代材料用于填充骨质的缺损，如作为椎体成型术(Kypho-plasity，KP)的填充材料；也可以用于增强内植物的把持力，如注入螺钉或者假体周围达到稳定内固定物的作用(cement augmentation)。PMMA优点在于作为骨替代物，其生物相容性好，力学强度高；而作为把持力增强物，它不仅可以大幅度增加轴向的抗拔出力，也可以增加抗剪切和扭转力，这是其他材料所不具备的，故PMMA是目前临床最常用的骨水泥。

然而在临床实际应用中，PMMA最突出的缺点就是聚合过程中大量放热，其最高温度超过人体结构可以耐受的范围，从而造成其周围组织的坏死。非生理性的热效应会带来很多的不足，并最终导致治疗的失败：(1)关节置换手术时，造成周围骨组织坏死，使得PMMA无法与骨结构形成一个稳定的绞锁结构，PMMA和骨结构之间存在微动，产生大量PMMA颗粒，长期积累会形成无菌性松动；(2)KP手术时，造成椎体内松质骨坏死，PMMA周围出现一个环形坏死带，此区域的力学强度差，不仅易造成骨折复位后的再次塌陷，且同一椎体再骨折的发生率也会相应增高；(3)KP灾难性的并发症就是PMMA进入椎管损伤神经，而损伤的致病因素除了力学挤压外，热灼伤起重要作用；(4)在骨折手术使用cement augmentation时，会造成皮质骨外表面的骨膜坏死，无法形成外骨痂，最终造成骨折延迟愈合或者不愈合。故，目前临床上迫切需要解决PMMA造成的热坏死问题。

相变材料具有在其相变过程中大量吸热却不升高温度的特点，其作为降温储能材料，已经广泛用于建筑以及军事领域，但在医学材料中尚无相关报道。将相变材料做成微胶囊，可以确保其在相变过程中的液体不混入周围材料中，从而保持材料的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种具有降低热坏死效应的基于丙烯酸酯类的复合骨水泥。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低热型复合骨水泥，其原料包括固相组分和液相组分，所述固相组分包括丙烯酸酯类聚合物和相变微胶囊材料(PCM)。

根据本发明，所述PCM选自石蜡/二氧化硅、石蜡/丙烯酸酯类聚合物或脂肪酸/丙烯酸酯类聚合物相变微胶囊等中的一种或多种。

本发明的丙烯酸酯类聚合物是指甲基丙烯酸和/或丙烯酸酯类聚合物。具备下式(1)所示单体的均聚物或下式(1)所示单体的两种以上的共聚物：

H₂C＝C(R¹)-COOR²(1)

其中，R¹是甲基或氢，R²是C1-C10的烷基或取代烷基，所述取代基选自-OH或-OR³，其中，R³为C1-C4烷基或芳基。优选地，所述R²是C1-C4的烷基或取代烷基，所述取代基选自-OH或-OPh。更优选地，所述R²是甲基或乙基或2-苯氧乙基或2-羟基乙基或3-羟基丙基等。

所述丙烯酸酯类聚合物(包括相变微胶囊材料中的)，优选地，可以是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-苯氧乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯或丙烯酸3-羟丙酯等中的一种的均聚物或多种的共聚物。

根据本发明，所述液相组分包括(1)丙烯酸酯类单体、对苯二甲酸二甲酯或者二者的混合物、(2)还原剂(如选自N,N-二甲基对甲苯胺(DMPT)等等)和(3)对苯二酚；其中，所述丙烯酸酯类单体是与固相组分中的丙烯酸酯类聚合物的单体相同的物质，即上述式(1)所示单体中的一种或多种的混合物。

根据本发明，所述固相组分与液相组分的固液比为0.5～3(m/v)。

根据本发明，所述固相组分中，PCM的质量分数为10％～50％。