[發明專利]一種新型人工骨材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201811254996.3
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109316627A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 翁習生;邊焱焱;張嘉;鄭志博;李濤
• 申請（專利權）人: 中國醫學科學院北京協和醫院
• 主分類號: A61L27/02
• 分類號: A61L27/02;A61L27/16;A61L27/20;A61L27/24;A61L27/50
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本發明公開了一種新型人工骨材料，所述人工骨材料為雙組份系統的PMMA骨材料，所述雙組份系統由粉體組分和液體組分構成，所述粉體組分和液體組分的重量比為1：2.5～4.5。本發明還提供了所述人工骨材料的制備方法及其應用。本發明獲得兼具高抗壓強度和低彈性模量，且生物相容性好的人工股才老。在機械性能方面，該新型材料較單純PMMA骨水泥更復合人體骨組織的力學特性，降低了自體骨受到磨損的風險，也可以有效避免植入假體因擠壓而遭到損壞。在生物相容性方面，改性礦化膠原復合材料能夠與自體骨形成骨性結合，有利于提高骨粘合及填充材料在植入部位的穩定性，從而使得該新型材料的使用更安全可靠。

技術領域

本發明涉及醫用材料技術領域，具體涉及一種新型人工骨材料及其制備方法和應用。

背景技術

骨水泥是一種廣泛用于骨科手術的醫用材料，骨水泥通常由固體粉劑和固化液兩部分組成，在室溫下將其按一定比例混合即可發生固化，將其置于更換關節或填充的部位，待反應結束后即可將關節固定或骨缺損修補。由于骨水泥具有可注射性，可最大限度減少小手術創口的面積，加快康復速度，減輕患者痛苦，故而常用于骨組織的填充材料和支架材料，起到支撐作用，是骨組織應用材料不可缺少的一員。自20世紀60年代初骨水泥問世以來，主要的骨水泥種類有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥、硫酸鈣骨水泥和磷酸鈣骨水泥。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥屬于丙烯酸類材料，單體殘留量低，具有低的耐疲勞性和應力開裂性，以及高的抗張強度和可塑性。PMMA骨水泥在醫學整形外科領域有著廣泛的應用。早在四十年代就已經應用于齒科、顱骨和其它的骨修復領域。丙烯酸酯類骨水泥用于人體組織手術，至今在國內外臨床中已應用了數十萬例之多。但是聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥缺乏生物活性，不能與宿主骨形成牢固的化學鍵合，無法直接誘導骨組織生長，與宿主骨之間的界面結合力低，容易松動，在固化時形成過高的熱積聚溫度易造成周圍組織及脊髓損傷，甚至導致組織壞死。

硫酸鈣是最簡單的骨修復替代材料，并且在骨修復材料中應用已經超過了100年，有著最長的臨床應用歷史。硫酸鈣具有良好的人體耐受性，可降解，在早年的研究中是自體骨移植的重要替代材料。硫酸鈣骨水泥的固相主流是無水硫酸鈣粉末，液相是生理鹽水和其它的一些水溶液。當固相和液相混合時，硫酸鈣發生水化反應，生成針狀的二水硫酸鈣晶須，相互橋連和堆積，從而固化成具有一定形狀和強度的堆積體。硫酸鈣骨水泥也缺乏生物活性，植入體內后，硫酸鈣骨水泥會被迅速的吸收，且吸收速度遠大于骨組織的再生速度，因此會在缺損部位留下孔隙，不利于骨的再生修復。

磷酸鈣骨水泥是一種新型的骨缺損修復材料，具有優異的生物相容性、生物活性和骨傳導性能。磷酸鈣骨水泥通常由固相粉劑和固化液組成。磷酸鈣骨水泥的固相成分一般由兩種或兩種以上的磷酸鈣鹽粉末組成，如磷酸三鈣、磷酸四鈣和磷酸氫鈣等；固化液可以是水、稀磷酸溶液、磷酸鈉溶液、生理鹽水以及磷酸銨鹽溶液等。與傳統的陶瓷型羥基磷灰石相比，磷酸鈣骨水泥具有制備簡單，任意塑形等優點。與傳統的PMMA骨水泥相比，磷酸鈣骨水泥具有更好的生物相容性，且固化過程的熱釋放較低，不會對周圍組織產生熱損傷。目前，磷酸鈣骨水泥在牙科、整形外科和腦外科方面已經有著廣泛的應用，是生物醫用材料領域的研究熱點之一。

目前人們雖然已經在PMMA骨水泥改性研究上做了一些探索，但目前的改性PMMA骨水泥仍然存在彈性模量高，易造成相鄰椎體二次骨折，據相關文獻報道二次骨折的臨床發病率為12.4％～27.7％；相鄰椎體發生的概率是非相鄰椎體的4.62倍；需要繼續對再骨折椎體行椎體成形術，增加患者的手術痛苦和經濟負擔，并繼續帶來術后并發癥。還一方面，目前的改性PMMA骨水泥還存在生物相容性差，可能在椎體里松動甚至滑脫的危險，對脊髓造成壓迫的風險較高，必須通過再一次手術取出骨水泥硬塊。

發明內容

為了改進PMMA骨水泥模量高和生物相容性差的問題，本發明的目的在于提供一種新型人工骨材料。

本發明的還一目的是提供所述新型人工骨材料的制備方法和應用。