[发明专利]含白磷钙矿的硼硅酸盐生物玻璃基骨水泥制备方法及应用

说明书

本发明提供一种含白磷钙矿的硼硅酸盐生物玻璃基骨水泥制备方法及应用，包括：步骤1，采用熔融法制备硼硅酸盐生物玻璃，而后对硼硅酸盐生物玻璃进行淬冷、破碎、球磨、干燥，得到玻璃粉末；步骤2，在80℃水浴锅中，将500ml含有H₃PO₄的水溶液在40min内滴加至500ml的去离子水中，而后进行24h的磁力搅拌反应，并将反应后的产物静置后除去上层清液后冷冻干燥，得到白磷钙矿纳米颗粒；步骤3，将玻璃粉末与白磷钙矿纳米颗粒按照一定比例进行混合，得到混合物；步骤4，将混合物作为骨水泥的固相与有机溶液混合，而后进行固化，得到骨水泥，其中，混合物中白磷钙矿纳米颗粒的质量分数为16％～66％，混合物与有机溶液的固液比为2～3g/ml；制备得到的骨水泥能够应用于骨缺损修复中。

技术领域

本发明属于生物材料科技领域，具体涉及一种含白磷钙矿的硼硅酸盐生物玻璃基骨水泥制备方法及应用。

背景技术

由于严重创伤和骨肿瘤、骨质疏松等疾病所导致的骨缺损，是引起患者肢体功能丧失和生活质量下降的主要原因，也是所有骨科医生面临的最棘手的问题之一。伴随我国进入老年社会，骨质疏松症并发骨折的发病率超过9％，并有逐年升高的趋势，逐渐成为骨质疏松症患者的首发症状和就诊原因。患者发生骨质疏松时，骨密度和骨质量下降、骨强度减低，受到轻微暴力即可发生骨折，且再骨折发病率高到20％以上。易发生并发症，加重病人的痛苦，增加治疗的复杂性和风险性。由于患者骨重建异常，骨折的愈合过程缓慢，恢复时间较长，卧床制动后易发生快速骨丢失，加重骨质疏松症。而内固定治疗稳定性差，内固定物及植入物易松动、脱出。骨水泥微创术不仅可解除或缓解患者的疼痛，而且有加固病变椎体、防止病变椎体进一步塌陷的作用，是治疗骨质疏松症的首选方法。可注射骨水泥可以对不规则的骨缺损部位进行填充加固。

生物玻璃骨水泥是以生物玻璃粉末作为固相的骨水泥，是一种新型骨水泥，具有组分可调、有矿化能力、体内自固化的优点。在Hench发明生物玻璃之前，植入体一般是惰性的金属、高分子等材料，植入后在材料周围形成纤维组织，导致无菌型松动。而生物玻璃具有生物活性，在植入人体后，会与体液发生离子交换，二者之间的相互作用导致玻璃的降解和羟基磷灰石的形成，即发生生物矿化，从而与骨组织形成牢固的化学键合。45S5是Hench发明的生物玻璃，组分为Na₂O-CaO-SiO₂-P₂O₅，已经在牙科和骨科有了应用。但硅酸盐玻璃降解缓慢，导致在植入很久后都不能完全转变为HA。将SiO₂部分替换为B₂O₃得到的硼硅酸盐生物玻璃具有较高的反应活性，组分可调、能够实现可控降解，降解释放的离子具有促成血管和促成骨的作用，作为骨修复材料具有很好的应用前景。

羟基磷灰石HA是人体骨无机成分中最多的矿物，具有良好的生物相容性。但是骨的无机成分中除了羟基磷灰石，还有另一个较多的矿物白磷钙矿WH，占骨无机成分的20wt.％,牙齿无机成分的26％-58％。在青少年的骨头中和成骨的早期阶段，WH占更高的比例，因此可以预见WH对促进骨的生长具有重要作用。

在已经公开的有关玻璃基骨水泥专利中，硼硅酸盐生物玻璃/磷酸镁复合骨水泥(2018，CN108392673)的专利公开报道了生物玻璃与氧化镁、磷酸二氢钾、聚乙二醇混合制备骨水泥及3D打印支架的方法，磷酸钙/生物玻璃骨水泥(2018，CN109133971)的专利公开发表了磷酸钙固相粉末与生物活性玻璃粉末混合后制备的骨修复支架的方法，生物玻璃/丙烯酸酯骨水泥(2018，CN109464698)的专利则公开了一种通过改性生物玻璃与丙烯酸酯复合制备骨水泥的方法，赋予骨水泥生物活性和抗菌功能。但未见将自然骨组织中的重要矿物白磷钙矿与生物活性玻璃复合的相关技术。据此，本专利首次以白磷钙矿纳米颗粒和硼硅酸盐生物玻璃粉末的混合粉末作为固相，以海藻酸钠溶液或壳聚糖溶液作为液相，制备了含有白磷钙矿的硼硅酸盐生物玻璃骨水泥。该骨水泥具有良好的抗溃散性能、生物相容性和生物活性，矿化后同时含有HA和WH，通过模拟自然骨组织中的无机矿物成分及其作用，促进了骨组织的修复，尤其是骨质疏松性骨折的修复。