[发明专利]一种具有生物活性的可注射复合骨水泥及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种具有生物活性的可注射复合骨水泥及其制备方法和用途。所述骨水泥由固相粉末和固化液两部分组成；其中，所述固相粉末由磷硅酸盐生物活性玻璃和硫酸钙混合组成，固化液中含有壳聚糖和β‑甘油磷酸钠。按照一定的比例将固相粉末和固化液混合，搅拌均匀，室温固化后形成复合骨水泥。本发明的骨水泥具备良好的可注射性、抗溃散性和力学性能。同时，本发明的骨水泥具备优异的生物活性、生物相容性和生物降解性，且不存在磷酸钙(CPC)、硫酸钙(CSC)骨水泥后期塌陷的问题，可为细胞生长提供必要的“桥梁”，能够用于骨折治疗，制备骨填充材料以及骨修复、再生用的生物医用材料。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，涉及一种生物活性骨水泥及其制备方法和用途。

背景技术

随着我国人口的老龄化趋势日益加重，骨质疏松椎体压缩性骨折(OVCF)的发生率逐年增加，已经成为临床中的棘手问题之一。经皮椎体后凸成形术(PKP)或微创椎体成形术(VP)是治疗OVCF的主要手段。目前，PKP或VP中常用的材料有聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(PMMA)、磷酸钙骨水泥(CPC)和硫酸钙骨水泥(CSC)等，但是，这些材料都存在着明显的缺陷。

PMMA固化过程中存在明显的发热问题，且注入椎体后形成的硬质固体不可降解，无生物活性；CPC和CSC骨水泥无类似PMMA的产热效应，具有良好的生物相容性，可被降解吸收，然而，这类材料易溃散，无骨诱导活性，促进骨组织生成作用有限，且降解速率与人体骨生长速率不匹配，治疗OVCF时不能提供足够长时间的支撑。例如，目前市场上应用于PKP的骨水泥(CSC和β-TCP复合骨水泥)，部分患者在随访过程中有明显的椎体高度塌陷，而且其骨小梁结构形成较慢。因此，寻求一种具备良好的生物活性，能够诱导骨组织的修复、再生，且具有良好的抗溃散性和适当的降解率，在新骨生长修复过程中能为细胞生长提供足够长时间支撑的骨修复材料已经成为临床上迫切要解决的问题。

磷硅酸盐生物活性玻璃(SPBG)是一类具备良好生物活性、可降解吸收性和生物相容性的骨修复材料。在体液环境中，其能够在材料表面形成与骨组织成分类似的羟基磷灰石(HA)，从而使骨组织与材料之间形成牢固的化学键合，诱导新骨组织形成；此外，其析出的Si、P、Ca离子对骨细胞的粘附、增殖和分化也有一定的促进作用。植入体内一定时间后，SPBG既能表现出优良的骨诱导性和成骨性，提供一个有生物相容性的骨形成界面，而且还能够为手术区游离的成骨干细胞提供一个可以定植的生物活性表面，促进新骨组织的形成。目前，生物玻璃作为填充或修复材料已经广泛应用于牙科和整形外科等临床治疗中。

从生物学及化学方面来看，SPBG和硫酸钙存在一定的互补性，将二者进行复配，将有可能提高材料的骨诱导性，促进骨组织形成，解决可吸收材料后期塌陷的问题。然而，传统复配方法通常以半水硫酸钙为固化基体，以水或生理盐水做固化剂，将SPBG以填料的形式引入体系。所述体系中的SPBG的含量过少，作为主体的硫酸钙本身降解很快，因而存在体系易溃散，降解速率过快的问题，这使其在骨修复过程中很难为骨组织细胞生长提供足够时间的有效支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的可注射复合骨水泥及其制备方法，该复合骨水泥具备良好的可注射性、抗溃散性和力学性能，同时还具有优异的生物活性、生物相容性和生物降解性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有生物活性的可注射复合骨水泥，由固相粉末和固化液两部分组成；其中，所述固相粉末由磷硅酸盐生物活性玻璃和硫酸钙混合组成，固化液中含有壳聚糖和β-甘油磷酸钠。

根据本发明，所述固相粉末和固化液的质量体积比(固液比)为1:1～3:1(g/ml)，优选地，为1.5:1～2:1(g/ml)。

根据本发明，所述β-甘油磷酸钠为五水β-甘油磷酸钠。

根据本发明，所述固相粉末由以下重量百分比含量的组分组成：