[发明专利]一种注射型骨填充材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种注射型骨填充材料及制备方法，主要用于生物医用材料等领域。

背景技术

骨缺损是临床骨科最常见的病症之一，可由感染、外伤、肿瘤和先天性疾病等造成，大部分不能自愈而需进行骨移植。随着人口老龄化和各种创伤的增多，对生物医学材料尤其是骨移植材料的需求也持续增长。很多天然的和合成的材料和组合物已被用于骨缺损的治疗。

自体骨长久以来一直被认为是最有效的骨修复材料，因为它同时具有骨诱导性和非免疫原性。大量研究表明，同种或异种骨移植的修复程度与移植骨大小有关，颗粒骨移植的临床成功应用效果及成功率均高于大的块状骨移植。这主要是因为颗粒骨比块状骨具有更佳的成骨效果，但单纯颗粒骨移植结构松散，不易成型，单独使用容易引发颗粒游走、移位、压迫神经等并发症，影响其骨修复能力和效果，且自体骨来源不足、术中失血增多及子术并发症等不利因素，限制了临床上的应用。

人工骨修复是目前治疗骨缺损较为理想的方法。对于临床上大量存在的不规则骨缺损，传统骨修复材料需在休外预制成型，经过于术切开后植入体内，病人需承受手术创伤，这种方式创伤较大，且不能完全充填骨缺损。近年来，伴随着微创外科的发展，可注射自固化材料的应用克服了这个问题。在精确手术定位下，注射材料只需微小的创伤即可到达骨缺损部位，在一定时间里固化并达到合适的机械强度，刺激新骨生成或为成骨细胞提供良好的支架，自身则在缺损修复过程中逐渐降解。

磷酸钙骨水泥与硫酸钙骨水泥及两者的结合作为骨修复材料已被广泛应用于临床治疗，并取得了一定的效果，但以硫酸钙水泥承载磷酸钙烧结的多孔陶瓷颗粒还未见有相关研究，磷酸钙烧结的多孔陶瓷颗粒成分与人体骨成分类似，以多孔陶瓷颗粒替代自体骨颗粒，使用硫酸钙水泥承载多孔陶瓷颗粒微创注射到缺损部位，加速骨缺损的修复。本发明采用喷雾振动造粒的方法制备陶瓷基础材料，经喷雾造粒、高温烧结成型，制备多孔陶瓷颗粒，辅以硫酸钙水泥，制备可注射型含多孔陶瓷的骨填充材料，硫酸钙固化后增加填充材料的力学性能，纤维素及吡咯喹啉醌的加入，增强材料的抗水溃散性、注射性及韧性，加速成骨细胞的分化，使成骨速率与材料的降解速率匹配，完成缺损的修复。

发明内容

本发明的目的在于提供一种注射型骨填充材料，并提供一种注射型骨填充材料的制备方法。该骨填充材料由多孔陶瓷颗粒及硫酸钙水泥组成。

注射型骨填充材料的具体组成与质量分数为20～50％的多孔陶瓷颗粒与50～80％的硫酸钙水泥组成。

多孔陶瓷颗粒为锶掺杂双相陶瓷(Sr-HA/Sr-TCP)；硫酸钙水泥由粉液两部分组成，粉体为硫酸钙粉体，液体为含0.5～5％吡咯喹啉醌的0.5～10％的纤维素溶液。

本发明的注射型骨填充材料的制备按照以下步骤：

(1)多孔陶瓷颗粒的制备：将30～80％质量分数的磷酸钙与20～70％质量分数的PVA颗粒混合均匀，通过喷雾PVA溶液振动造粒制备磷酸钙/PVA复合颗粒，其中，PVA颗粒粒径为200～350μm；

将制备的磷酸钙/PVA复合颗粒，经反应24～72h，转移到烧结炉中，烧结温度为350～1250℃，烧结时间为3～36h，室温冷却，得到多孔陶瓷颗粒，其粒径为500～2000μm，孔径为100～300μm；

(2)硫酸钙水泥的制备：按照粉液质量比3:2将硫酸钙粉体和含0.5～5％吡咯喹啉醌的0.5～10％的纤维素溶液混合均匀，得到硫酸钙水泥；

(3)骨填充材料的制备：将占骨填充材料质量分数为20～50％的多孔陶瓷颗粒推入到占骨填充材料质量分数为50～80％的硫酸钙水泥中，得到注射型骨填充材料，注射到骨修复部位，15～60min内固化完成缺损的修复。

步骤(1)中的磷酸钙为磷酸四钙、磷酸氢钙及锶磷灰石组成，其中，磷酸四钙与磷酸氢钙的摩尔比为1:1，锶磷灰石占磷酸钙质量百分含量为1～20％；

磷酸四钙、磷酸氢钙的粒径为50～150μm，锶磷灰石的粒径为0.1～2μm，锶磷灰石中优选锶占锶钙的摩尔比为6～10:10；

步骤(1)中的PVA溶液，PVA的质量分数为1～10％；

步骤(1)烧结过程中，优选烧结温度800～1200℃，烧结时间5～18h；

步骤(2)中纤维素优选羟丙基纤维素，优选羟丙基纤维素占溶液的质量百分含量为3～5％。