CN102908662A - 生产骨水泥的试剂盒和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供生产骨水泥的试剂盒。所述试剂盒包含至少一种糊料A和一种糊料B,其中(a)糊料A含(a1)至少一种用于自由基聚合的单体;(a2)至少一种不溶于(a1)的聚合物;(a3)至少一种可溶于(a1)的聚合物;和(a4)至少一种自由基聚合引发剂;其中,至少一种不溶于(a1)的聚合物(a2)与至少一种可溶于(a1)的聚合物(a3)的重量比为至少2:1;以及(b)糊料B含(b1)至少一种用于自由基聚合的单体;(b2)至少一种可溶于(b1)的聚合物;和(b3)至少一种可溶于(b1)的促进剂;(b4)任选地,不溶于(b1)的聚合物(b4);其中,不溶于(b1)的聚合物(b4)的最大量是糊料B总重量的5wt%;和其中,不溶于(b1)的聚合物(b4)与至少一种可溶于(b1)的聚合物(b2)的重量比不超过0.2。
Description
本发明涉及生产骨水泥(bone cement)的试剂盒(kit)和生产骨水泥的方法。
传统的聚(甲基丙烯酸甲酯)骨水泥(PMMA骨水泥)已问世数十年,而且是基于Sir Charnley的突破性成果(Charnley,J.:Anchorage of the femoral head prosthesis of the shaft of the femur.(股骨轴的股骨头假体的固定)J.Bone Joint Surg.42 (1960) 28~30)。自那之后,PMMA骨水泥的基本结构一直保持不变。PMMA骨水泥由液态单体组分和粉末组分组成。单体组分一般含(ⅰ)单体,即甲基丙烯酸甲酯,和(ⅱ)可溶于其中的活化剂(如N,N-二甲基-对-甲苯胺)。粉末组分包含(ⅰ)一种或多种由基于甲基丙烯酸甲酯和共聚单体,如苯乙烯、丙烯酸甲酯或类似单体,聚合,优选悬浮聚合,而成的聚合物,(ⅱ)辐射不透明剂,和(ⅲ)引发剂(如过氧化二苯酰)。在混合粉末组分和单体组分时,甲基丙烯酸甲酯中粉末组分的聚合物发生溶胀,形成可被塑性成型的料团。同时,活化剂,即N,N-二甲基-对-甲苯胺,与在此过程中裂解成自由基的过氧化二苯酰发生反应。由此形成的自由基触发甲基丙烯酸甲酯的自由基聚合。在甲基丙烯酸甲酯进行聚合时,水泥料团的粘度增大,直到水泥料团凝固和因此而被固化。
PMMA骨水泥的基本机械要求,如4点弯曲强度、弯曲模量和压缩强度已描述在ISO 5833中。对PMMA骨水泥的用户来说,PMMA骨水泥不发粘的性能很重要。术语“非粘性”已定义在ISO 5833中,指示在组分混合之后,PMMA骨水泥因水泥粉末中存在的聚合物发生溶胀而在单体中已达到加工阶段。为了使用户能成形和应用骨水泥,PMMA骨水泥原则上必须是不发粘的。PMMA骨水泥必须不粘到手套和施用工具,如混合***、坩锅或铲子上。
对于医疗用户,先前PMMA骨水泥的主要缺点是,用户需在马上要使用骨水泥之前在混合***内或在坩锅内混合液态单体组分和粉末组分。在该方法中很容易出现混合差错并对水泥的质量产生负面影响。而且,组分必须被迅速混合。在本文中,重要的一点是混合所有的水泥粉末和单体组分而在混合过程中不形成结块并防止引进空气泡。与手工混合不同,用真空混合***能在很大程度上防止在水泥料团内形成空气泡。混合***的实例已公开在专利说明US 4015945 A、EP 0674888 A1和JP 2003181270 A中。但是,真空混合***必须附加真空泵,因此比较昂贵。此外,取决于所涉及水泥的类型,在混合单体组分和粉末组分之后,需要一定的等待时间,直到水泥料团不发粘并能应用。由于在混合传统的PMMA骨水泥时可能出现的很多差错,为此需要经适当培训的人员。相应的培训需大量费用。再说,混合液态单体组分和粉末组分会使用户暴露于单体蒸汽和释自粉末状水泥的颗粒中。传统PMMA骨水泥的另一个主要缺点是,粉末组分和单体组分都需要以加倍无菌包装的方式制造,对于每包骨水泥,这需要至少4个无菌包装设备。
专利DE 102007050762 B3提出包含2种糊料的骨水泥,作为传统粉末-液态聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的替代品。所述糊料都含有用来自由基聚合的甲基丙烯酸酯单体、可溶于所述甲基丙烯酸酯单体的聚合物和不溶于所述甲基丙烯酸酯单体的粒状聚合物。此外,所述糊料之一含自由基聚合引发剂,而另一种糊料包含聚合活化剂。由于所选的组成,产自所述糊料的骨水泥具有足够高的粘度和内聚力来承受流血导致的压力,直到它完全固化。当2种糊料相混时,聚合引发剂与促进剂反应,形成自由基,引发甲基丙烯酸甲酯单体的自由基聚合。随聚合的进展,糊料被固化,同时甲基丙烯酸酯单体被消耗。已经发现,即使用高度交联的聚(甲基丙烯酸酯)颗粒作为不溶于甲基丙烯酸酯单体的粒状聚合物,它们只捕获和包裹少量甲基丙烯酸酯单体和可溶于其中的化合物。这使一种糊料的不溶性聚合物颗粒含有单体液体和可溶于其中的引发剂所组成的夹裹物,而另一种糊料的不溶性聚合物颗粒又含有单体液体和可溶于其中的促进剂组成的夹裹物。在2种糊料被混合后,由甲基丙烯酸酯单体和溶于其中的聚合物所组成的、其中已悬浮有不溶性聚合物颗粒的相固化,同时形成可待用的骨水泥。然后,一开始被包裹的单体液体扩散自不溶性聚合物颗粒并发生二次聚合。由于二次聚合,扩散自不溶性聚合物颗粒的单体液体起增塑剂的作用,直到它被耗尽为止。这使起始固化的骨水泥糊料满足ISO 5833的要求,但因扩散自不溶性聚合物颗粒的单体液体的二次聚合,仍具有明显的二次固化。
因此,本发明的目的是提供生产具有高起始强度且只有少量二次固化的骨水泥的试剂盒。
此外,本发明的另一个目的是提供生产这类骨水泥的方法。
所述目的被独立权利要求的主题满足了。
因此本发明提供生产骨水泥的试剂盒,它包含至少糊料A和糊料B,其中,
(a)糊料A含
(a1)至少一种用于自由基聚合的单体;
(a2)至少一种不溶于(a1)的聚合物;
(a3)至少一种可溶于(a1)的聚合物;和
(a4)至少一种自由基聚合引发剂;
其中,至少一种不溶于(a1)的聚合物(a2)与至少一种可溶于(a1)的聚合物(a3)的重量比为至少2~1;以及
(b)糊料B含
(b1)至少一种用于自由基聚合的单体;
(b2)至少一种可溶于(b1)的聚合物;和
(b3)至少一种可溶于(b1)的促进剂;
(b4)任选地,不溶于(b1)的聚合物(b4);
其中,不溶于(b1)的聚合物(b4)的最大量是糊料B总重量的5 wt%;和
其中,不溶于(b1)的聚合物(b4)与至少一种可溶于(b1)的聚合物(b2)的重量比不超过0.2。
此外,本发明提供生产骨水泥的方法,在其中
(ⅰ)提供生产骨水泥的试剂盒,包含至少糊料A和糊料B,其中
(a)糊料A含
(a1)至少一种用于自由基聚合的单体;
(a2)至少一种不溶于(a1)的聚合物;
(a3)至少一种可溶于(a1)的聚合物;和
(a4)至少一种自由基聚合引发剂;
其中,至少一种不溶于(a1)的聚合物(a2)与至少一种可溶于(a1)的聚合物(a3)的重量比为至少2:1;以及
(b)糊料B含
(b1)至少一种用于自由基聚合的单体;
(b2)至少一种可溶于(b1)的聚合物;和
(b3)至少一种可溶于(b1)的促进剂;
(b4)任选地,不溶于(b1)的聚合物(b4);
其中,不溶于(b1)的聚合物(b4)的最大量是糊料B总重量的5 wt%;和
其中,不溶于(b1)的聚合物(b4)与至少一种可溶于(b1)的聚合物(b2)的重量比不超过0.2,和
(ⅱ)使糊料A和糊料B彼此混合。
因此,生产骨水泥的按照本发明的试剂盒,在定性和定量组成上,具有非对称结构。第一糊料包含用于自由基聚合的单体、不溶于所述单体的聚合物和可溶于所述单体的聚合物。而且,所述第一糊料还含聚合引发剂。第一糊料包含大量不溶于单体的聚合物。第二糊料包含用于自由基聚合的单体、可溶于所述单体的聚合物和促进剂。第二糊料不包含不溶于单体的聚合物或仅有少量不溶于单体的聚合物。
该非对称结构导致特殊的技术效果:由于在含大量不溶性聚合物的第一糊料内存在聚合引发剂,所以不溶性聚合物就可包裹用于自由基聚合的单体和可溶于其中的聚合引发剂。相反,在不溶性聚合物内夹裹促进剂基本上不可能,因为促进剂仅存在于第二糊料内,而第二糊料不含或仅含少量不溶性聚合物。在2种糊料混合后,聚合就此在包含用于自由基聚合的单体、可溶于其中的聚合物、聚合引发剂和促进剂的第一糊料内开始。由于促进剂仅提供在绝对或基本不含不溶性聚合物的第二糊料内,所以所有的促进剂都被均匀地分布在2种糊料的混合物内。基本排除了用于自由基聚合的单体和促进剂的二次扩散,因为没有或几乎没有不溶性聚合物能用来包裹用于自由基聚合的单体和促进剂。因此,只有包括其中已溶解了聚合引发剂的用于自由基聚合的单体能从存在于2种糊料的混合物中的不溶性聚合物出来。在这种情况下,用于自由基聚合的单体在存在于周围基体中的促进剂的帮助下被直接聚合。此外,促进剂可扩散进不溶性聚合物颗粒,而且在有同时存在的聚合引发剂的存在下,聚合已被包裹在其中的用于自由基聚合的单体的残余。因此,本发明在很大程度上排除了尚未聚合的单体从不溶性聚合物颗粒出来。因此,用于自由基聚合的单体起不到增塑剂的作用,这就大大减少了骨水泥的二次固化。
本发明提供生产骨水泥的试剂盒。
按照本发明,试剂盒应被理解为由至少2种组分构成的体系。虽然以下提到的是双组分,但试剂盒也可含2种以上的组分,例如,3、4、5或5种以上的组分,如果合适。各组分优选以彼此分立的包装提供,使一个试剂盒组分的成分不接触另一个试剂盒组分的成分。因此,分别独立地包装各试剂盒组分而一起贮存在一个容器内是可行的。
按照一个优选的实施方案,试剂盒用生产骨水泥的设备制成。这类生产骨水泥的设备可包含,例如,至少2个容器,其中第一容器含糊料A,第二容器含糊料B。2个容器中至少之一优选可被用户打开,以便打开容器之后允许糊料A和B相混。此外,优选把生产骨水泥的设备设计成打开2个容器中至少之一后,存在于两个容器内的糊料可彼此接触。除了这2个容器外,生产骨水泥的设备尤其还可包含将糊料A和B混合成混合产物的混合单元。生产骨水泥的设备可用,例如,向其中分别供进糊料A和B的双筒来实现。如果合适,可将混合单元,如静态或动态混合机,布置在所述双筒之上,以获得糊料A和B的混合。
按照本发明,该试剂盒包含至少一种糊料A和一种糊料B。
糊料A含至少一种用于自由基聚合的单体(a1)。
所述至少一种用于自由基聚合的单体(a1)优选在水中的pH值为5~9。优选用于自由基聚合的单体(a1)在25℃的温度和1013 hPa的压力下是液体。按照优选的实施方案,用于自由基聚合的单体(a1)可被蒸馏。
用于自由基聚合的单体(a1)优选是甲基丙烯酸酯。优选甲基丙烯酸酯是单官能度、二官能度或三官能度的甲基丙烯酸酯。
甲基丙烯酸酯优选是脂肪族甲基丙烯酸酯,更优选是甲基丙烯酸烷基酯。按照优选的实施方案,所述甲基丙烯酸烷基酯是甲基丙烯酸和包含1~20个碳原子,更优选1~10个碳原子,甚至更优选1~6个碳原子,尤其优选1~4个碳原子的醇的酯。醇可以是取代或非取代的,优选是非取代的。此外,醇可以是饱和或不饱和的,优选是饱和的。醇可以是一元醇、二元醇或多元醇。
按照另一个优选的实施方案,甲基丙烯酸酯可以是可由下式代表的化合物
CH2=C(CH3)C(O)(CH2CH2)nOC(O)C(CH3)=CH2
其中,n是整数。优选n是1~10的整数,更优选1~4的整数,甚至更优选1或2。
按照特别优选的实施方案,用于自由基聚合的单体(a1)选自下列一组:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯和二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯。
按照本发明,所用用于自由基聚合的单体(a1)的摩尔质量优选低于1,000 g/mol。这也包含是单体混合物的组分的用于自由基聚合的单体,其中单体混合物中至少一种用于自由基聚合的单体具有摩尔质量小于1,000 g/mol的所定义结构。
糊料A优选含15~75 wt%,更优选15~70 wt%,甚至更优选20~60 wt%,特别优选25~50 wt%的至少一种用于自由基聚合的单体(a1),以相对于糊料A的总重量计。
此外,糊料A含至少一种不溶于(a1)的聚合物(a2)。
优选地,不溶于(a1)的聚合物(a2)是颗粒。按照特别优选的实施方案,不溶于(a1)的聚合物(a2)的平均颗粒尺寸为10 nm~500 μm,特别优选100 nm~500 μm。这里,平均颗粒尺寸应理解为是指适用于至少90%颗粒的尺寸范围。
不溶于(a1)的聚合物(a2)的平均(重均)摩尔质量为至少150,000 g/mol,更优选平均(重均)摩尔质量为至少500,000 g/mol。摩尔质量的规范是指用粘度计法确定的摩尔质量。
不溶于(a1)的聚合物(a2)可以是交联或非交联的,优选是交联的。在本文中,交联用二官能度化合物来实现。二官能度化合物可选自,例如,二甲基丙烯酸烷撑二醇酯。一种有利的交联剂是,例如,二甲基丙烯酸乙二醇酯。
不溶于(a1)的聚合物(a2)可以是均聚物或共聚物。
优选,不溶于(a1)的聚合物(a2)是甲基丙烯酸酯的聚合物。
按照优选的实施方案,不溶于(a1)的聚合物(a2)是甲基丙烯酸烷基酯的均聚物或共聚物。
按照特别优选的实施方案,至少一种不溶于(a1)的聚合物(a2)选自下列一组:(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸酯)的交联共聚物和交联的聚甲基丙烯酸甲酯。
聚合物(a2)不溶于至少一种用于自由基聚合的单体(a1)。按照本发明,如果在25℃下,聚合物(a2)在用于自由基聚合的单体(a1)中的溶解度小于50 g/l,优选小于25 g/l,更优选小于10 g/l,甚至更优选小于5 g/l,则聚合物(a2)就是不溶于用于自由基聚合的单体(a1)的。
至少一种不溶于(a1)的聚合物(a2)相对于糊料A总重量的分数优选为20~70 wt%,更优选25~60 wt%,甚至更优选30~55 wt%,特别优选34~47 wt%。
此外,糊料A还含至少一种可溶于(a1)的聚合物(a3)。
可溶于(a1)的聚合物(a3)优选是平均(重均)摩尔质量小于500,000 g/mol的聚合物,更优选是平均(重均)摩尔质量小于150,000 g/mol的聚合物。摩尔质量的规范是指用粘度计法测定的摩尔质量。
不溶于(a1)的聚合物(a3)可以是交联或非交联的,优选是交联的。
可溶于(a1)的聚合物(a3)可以是均聚物或共聚物。
优选地,至少一种可溶于用于自由基聚合的单体(a1)的聚合物(a3)是甲基丙烯酸酯的聚合物。按照特别优选的实施方案,至少一种可溶于用于自由基聚合的单体(a1)的聚合物(a3)是甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
按照另一个特别优选的实施方案,至少一种可溶于(a1)的聚合物(a3)选自下列一组:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯(PMAE)、聚甲基丙烯酸丙酯(PMAP)、聚甲基丙烯酸异丙酯、(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯)共聚物和(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)共聚物。
聚合物(a3)可溶于至少一种用于自由基聚合的单体(a1)中。按照本发明,如果25℃下聚合物(a3)在用于自由基聚合的单体(a1)中的溶解度为至少25 g/l,更优选至少50 g/l,特别优选至少100 g/l,则聚合物(a3)就是可溶于至少一种用于自由基聚合的单体(a1)中的。
可溶于(a1)的聚合物(a3)相对于糊料A总重量的分数,优选是1~25 wt%,更优选2~20 wt%,甚至更优选2~18 wt%,尤其优选3~16 wt%。
糊料A中至少一种不溶于(a1)的聚合物(a2)与至少一种可溶于(a1)的聚合物(a3)的重量比为至少2:1。按照优选的实施方案,糊料A中至少一种不溶于(a1)的聚合物(a2)与至少一种可溶于(a1)的聚合物(a3)的重量比为至少2.1:1.0,更优选至少2.2:1.0,甚至更优选至少2.3:1.0。
糊料A含自由基聚合引发剂(a4)。
优选,自由基聚合引发剂(a4)可溶于至少一种用于自由基聚合的单体(a1)。按照本发明,如果25℃下自由基引发剂(a4)在用于自由基聚合的单体(a1)中的溶解度为至少25 g/l,更优选至少50 g/l,特别优选至少100 g/l,则该自由基聚合引发剂(a4)就是可溶于至少一种用于自由基聚合的单体(a1)中的。
利用以促进剂诱导方式和在热应力作用下可分解成自由基的化合物作为自由基聚合引发剂(a4)会是有利的。
按照特别优选的实施方案,自由基聚合引发剂(a4)是过氧化物。术语“过氧化物”是指含至少一个过氧基-O-O-的化合物。对聚合用于自由基聚合的单体适用的聚合引发剂是本领域技术人员已知的。例如,过氧化二苯酰和氢过氧化枯稀已证明是适用的过氧化物。
按照更优选的实施方案,自由基聚合引发剂(a4)是巴比妥酸衍生物。所述巴比妥酸衍生物可选自,例如,下列一组:1,5-二取代的巴比妥酸盐、1,3,5-三取代的巴比妥酸盐和1,3,5-四取代的巴比妥酸盐。在本文中,巴比妥酸上的取代基类型不受特别限制。取代基可以是,例如,脂肪族或芳香族取代基。在本文中,可优选烷基、环烷基、烯丙基或芳基取代基。取代基还可包括杂原子。取代基尤其可以是硫醇取代基。因此,可优选1,5-二取代的硫代巴比妥酸盐或1,3,5-取代的硫代巴比妥酸盐。优选采用在1位和5位上各有一个取代基,在1、3和5位上各有一个取代基或在1和3位上各有一个取代基以及在5位上有2个取代基的巴比妥酸盐。按照优选的实施方案,巴比妥酸衍生物是1,5-二取代的巴比妥酸盐或1,3,5-三取代的巴比妥酸盐,例如,1,5-二烷基巴比妥酸盐、1-环烷基-5-烷基巴比妥酸盐或1-芳基-5-烷基巴比妥酸盐。也可以用1,3,5-四取代的巴比妥酸盐,但它们能穿过血-脑屏障并因此具有药物学活性。按照特别优选的实施方案,巴比妥酸衍生物选自下列一组:1-环己基-5-乙基巴比妥酸、1-苯基-5-乙基巴比妥酸、1-苄基-5-乙基巴比妥酸和1,3,5-三甲基巴比妥酸。
至少一种自由基聚合引发剂(a4)相对于糊料A总重量的分数优选为0.00001~15 wt%,更优选0.001~10 wt%,甚至更优选0.01~10 wt%,特别优选0.1~10 wt%。
糊料B含至少一种用于自由基聚合的单体(b1)。
所述至少一种用于自由基聚合的单体(b1)在水中的pH值优选为5~9。优选用于自由基聚合的单体(b1)在25℃的温度和1013 hPa的压力下是液体。按照优选的实施方案,用于自由基聚合的单体(b1)可被蒸馏。
用于自由基聚合的单体(b1)优选是甲基丙烯酸酯。优选甲基丙烯酸酯是单官能度、二官能度或三官能度的甲基丙烯酸酯。
甲基丙烯酸酯优选是脂肪族甲基丙烯酸酯,更优选是甲基丙烯酸烷基酯。按照优选的实施方案,所述甲基丙烯酸烷基酯是甲基丙烯酸与包含1~20个碳原子,更优选1~10个碳原子,甚至更优选1~6个碳原子,尤其优选1~4个碳原子的醇的酯。醇可以是取代或非取代的,优选是非取代的。此外,醇可以是饱和或不饱和的,优选是饱和的。醇可以是一元醇、二元醇或多元醇。
按照另一个优选的实施方案,甲基丙烯酸酯可以是可由下式代表的化合物
CH2=C(CH3)C(O)(CH2CH2)nOC(O)C(CH3)=CH2
其中,n是整数。优选n是1~10的整数,更优选1~4的整数,甚至更优选1或2。
按照特别优选的实施方案,用于自由基聚合的单体(b1)选自下列一组:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯和二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯。
按照本发明所用的用于自由基聚合的单体(b1)的摩尔质量优选低于1,000 g/mol。这也包含是单体混合物的组分的用于自由基聚合的单体,其中单体混合物中至少一种用于自由基聚合的单体具有以摩尔质量小于1,000 g/mol所定义的结构。
糊料B优选含10~70 wt%,更优选15~60 wt%,甚至更优选20~55 wt%,特别优选25~50 wt%的至少一种用于自由基聚合的单体(b1),以相对于糊料B的总重量计。
此外,糊料B含至少一种可溶于(b1)的聚合物(b2)。
可溶于(b1)的聚合物(b2)优选是平均(重均)摩尔质量小于500,000 g/mol的聚合物,更优选是平均(重均)摩尔质量小于150,000 g/mol的聚合物。摩尔质量的规格是指由粘度计法测定的摩尔质量。
不溶于(b1)的聚合物(b2)可以是交联或非交联的,优选是非交联的。
可溶于(b1)的聚合物(b2)可以是均聚物或共聚物。
优选,至少一种可溶于用于自由基聚合的单体(b1)的聚合物(b2)是甲基丙烯酸酯的聚合物。按照特别优选的实施方案,至少一种可溶于用于自由基聚合的单体(b1)的聚合物(b2)是甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
按照另一个特别优选的实施方案,至少一种可溶于(b1)的聚合物(b2)选自下列一组:聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(甲基丙烯酸乙酯)(PMAE)、聚(甲基丙烯酸丙酯)(PMAP)、聚(甲基丙烯酸异丙酯)、(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯)共聚物和(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)共聚物。
聚合物(b2)可溶于至少一种用于自由基聚合的单体(b1)。按照本发明,如果在25℃下,聚合物(b2)在用于自由基聚合的单体(b1)中的溶解度为至少25 g/l,更优选至少50 g/l,特别优选至少100 g/l,则聚合物(b2)就是可溶于该至少一种用于自由基聚合的单体(b1)的。
可溶于(b1)的聚合物(b2)相对于糊料B总重量的分数优选为25~85 wt%,更优选35~85 wt%,甚至更优选40~80 wt%,特别优选50~75 wt%。
此外,糊料B含至少一种促进剂(b3)。
促进剂(b3)可以是本领域常用的任何促进剂。
按照一个实施方案,促进剂(b3)选自下列一组:N,N-二甲基-对-甲苯胺、N,N-二羟乙基-对-甲苯胺、N,N-二甲基-苯胺、4-N,N-二甲基氨基-吡啶、糖精、氯化锂、氯化三辛基甲基铵和它们的混合物。当用过氧化物作为试剂盒的糊料A中的聚合引发剂(a4)时,优选用这类促进剂(b3)。
按照另一个实施方案,促进剂(b3)是有机铜(Ⅱ)盐。在这种情况下,促进剂(b3)选自下列一组:2-乙基己酸铜(Ⅱ)、甲基丙烯酸铜(Ⅱ)、乙酰丙酮铜(Ⅱ)、碱性碳酸铜(Ⅱ)和氢氧化铜(Ⅱ)。当用巴比妥酸衍生物作为试剂盒的糊料A中的聚合引发剂(a4)时,优选用这类促进剂(b3)。在这种情况下,糊料A和B中至少之一,优选糊料B,含卤化物盐也是有利的。所述卤化盐可以是,例如,氯或溴的无机或有机盐。已经证明,用季烷基、芳基、芳基二烷基、二芳基烷基或环烷基二烷基铵盐,如氯化三辛基甲基铵是特别有利的。但也可以用氢卤化物或金属卤化物。
至少一种促进剂(b3)相对于糊料B总重量的分数优选为0.00001~15 wt%,更优选0.001~10 wt%,甚至更优选0.01~10 wt%,特别优选0.1~10 wt%。
任选地,糊料B含不溶于(b1)的聚合物(b4)。
糊料B中不溶于(b1)的聚合物(b4)的最大含量是糊料B总重量的5 wt%。因此,糊料B不能含任何不溶于(b1)的聚合物(b4)。但是,糊料B也可以含少量不溶于(b1)的聚合物(b4),只要不溶于(b1)的聚合物(b4)不超过糊料B总重量的5 wt%即可。按照优选的实施方案,不溶于(b1)的聚合物(b4)的最大含量,相对于糊料B的总重量,是5 wt%,更优选4 wt%,甚至更优选3 wt%,特别优选2 wt%,甚至更特别优选1 wt%。但是,按照特别优选的实施方案,不溶于(b1)的聚合物(b4)的含量,相对于糊料B的总重量,是0 wt%。
不溶于(b1)的聚合物(b4)与至少一种可溶于(b1)的聚合物(b2)的重量比不超过0.2。优选不溶于(b1)的聚合物(b4)与至少一种可溶于(b1)的聚合物(b2)的重量比不超过0.15,更优选不超过0.1,甚至更优选不超过0.05,特别优选不超过0.02,甚至更特别优选等于0。
不溶于(b1)的聚合物(b4)可以是颗粒。其平均颗粒尺寸可以为10 nm~500 μm或100 nm~500 μm。平均颗粒尺寸应理解为是指适用于至少90%颗粒的尺寸范围。
不溶于(b1)的聚合物(b4)的平均(重均)摩尔质量为至少150,000 g/l,或至少500,000 g/l,摩尔质量的规范是指用粘度计法测定的摩尔质量。
不溶于(b1)的聚合物(b4)可以是交联或非交联的。在本文中,交联可以用二官能度化合物来实现。二官能度化合物可选自,例如,二甲基丙烯酸烷撑二醇酯。因此,在本文中,可能的交联剂是,例如,二甲基丙烯酸乙二醇酯。
不溶于(b1)的聚合物(b4)可以是均聚物或共聚物。
不溶于(b1)的聚合物(b4)可以是甲基丙烯酸酯的聚合物。不溶于(b1)的聚合物(b4)可以是,例如,甲基丙烯酸烷基酯的均聚物或共聚物。
至少一种不溶于(b1)的聚合物(b4)可选自下列一组:(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸酯)的交联共聚物和交联的聚甲基丙烯酸甲酯。
聚合物(b4)不溶于至少一种用于自由基聚合的单体(b1)。按照本发明,如果25℃下聚合物(b4)在用于自由基聚合的单体(b1)中的溶解度小于50 g/l,优选小于25 g/l,更优选小于10 g/l,甚至更优选小于5 g/l,则聚合物(b4)就是不溶于至少一种用于自由基聚合的单体(b1)的。
糊料A和B还可含上述组分之外的其它组分。所述其它组分可存在于糊料A中,糊料B中,或糊料A和B中。
按照优选实施方案,至少一种辐射不透明剂存在于糊料A和B的至少之一中。辐射不透明剂可以是本领域内常用的辐射不透明剂。适用的辐射不透明剂可以是可溶于或不溶于用于自由基聚合的单体(a1)或用于自由基聚合的单体(b1)的。辐射不透明剂优选选自下列一组:金属氧化物(例如,氧化锆)、硫酸钡、毒性可接受的重金属颗粒(例如,钽)、铁素体、磁铁矿(如合适,也可以是铁磁性磁铁矿)和生物相容性钙盐。所述辐射不透明剂的平均颗料直径优选是10 nm~500 μm。此外,可能的辐射不透明剂还包括3,5-二(乙酰氨基)-2,4,6-三碘苯甲酸的酯、钆化合物,如包括1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(DOTA)的酯的钆螯合物。
按照另一个优选的实施方案,糊料A和B中至少之一含至少一种着色剂。着色剂可以是本领域内的常用着色剂,并优选可以是食物着色剂。而且着色剂可以是可溶于或不溶于至少一种用于自由基聚合的单体(a1)或至少一种用于自由基聚合的单体(a2)的。按照特别优选的实施方案,着色剂选自下列一组:E101、E104、E132、E141(叶绿酸)、E142、核黄素和丽丝胺绿(lissamine green)。按照本发明,术语“着色剂”还将包括彩漆,例如,彩漆绿、E104和E132混合物的铝盐。
按照另一个优选实施方案,糊料A和B中至少之一含至少一种药剂。
所述至少一种药剂可以溶解或悬浮形式存在于糊料A和B的至少之一中。
药剂可优选选自下列一组:抗生素、消炎剂、甾族化合物、荷尔蒙、生长因子、二膦酸盐、细胞抑制剂和基因运载体。按照特别优选的实施方案,至少一种药剂是抗生素。
所述至少一种抗生素优选选自下列一组:氨基糖甙抗生素(aminoglyoside antibiotics)、糖肽抗生素、林可酰胺抗生素(lincosaminde antibiotics)、促旋酶抑制剂、碳青霉烯类(carbapenems)、环脂肽、甘氨酰四环素(glycylcycline)、恶唑烷酮和多肽抗生素。
按照特别优选的实施方案,所述至少一种抗生素是选自下列一组的成员:庆大霉素、托普霉素、阿米卡星、万古霉素、替考拉宁、达巴万星(dalbavancin)、林可酰胺、克林霉素、莫西沙星、左氧氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星、多利培南、美罗培南、替加环素、利奈唑胺、依哌唑胺、雷莫拉宁、甲硝唑、替硝唑、奥硝唑(omidazole)和多粘菌素E,以及它们的盐和酯。
因此,所述至少一种抗生素可选自下列一组:硫酸庆大霉素、盐酸庆大霉素、硫酸阿米卡星、盐酸阿米卡星、硫酸托普霉素、盐酸托普霉素、盐酸克林霉素、盐酸林可酰胺和莫西沙星。
所述至少一种消炎剂优选选自非甾族消炎剂和糖皮质类固醇。按照特别优选的实施方案,所述至少一种消炎剂选自下列一组:乙酰水杨酸(阿司匹林)、布洛芬、双氯芬酸、酮洛芬、***、***、氢化可的松、醋酸氢化可的松和氟替卡松。
所述至少一种荷尔蒙优选选自下列一组:血清素、生长激素、睾酮和***。
所述至少一种生长因子优选选自下列一组:成纤维细胞生长因子(FGF)、转化生长因子(TGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、表皮生长因子(EGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、类胰岛素生长因子(IGF)、肝细胞生长因子(HGF)、骨形态生长蛋白(BMP)、白细胞介素-1B、白细胞介素8和神经生长因子。
所述至少一种细胞(生长)抑制剂优选选自下列一组:烷基化试剂、铂类似物、嵌入试剂、有丝***抑制剂、紫杉烷类(taxanes)、拓朴异构酶抑制剂和抗代谢物。
所述至少一种二膦酸盐优选选自唑来膦酸盐(zoledronate)和阿仑膦酸钠(aledronate)。
按照另一个优选实施方案,糊料A和B中至少之一含至少一种生物相容性弹性体。生物相容性弹性体优选是颗粒。生物相容性弹性体优选可溶于至少一种用于自由基聚合的单体(a1)或至少一种用于自由基聚合的单体(b1)。已经证明,用丁二烯作为生物相容性弹性体特别合适。
按照另一个优选实施方案,糊料A和B中至少之一含至少一种带吸附基的单体。例如,酰胺基可以是吸附基。因此,带吸附基的单体可以是,例如,甲基丙烯酸酰胺。用至少一种带吸附基的单体可以使骨水泥粘结到要以目标方式被改变的关节的内假体(articular endoprostheses)上。
按照另一个优选的实施方案,糊料A和B中至少之一含至少一种稳定剂。稳定剂应适用于防止存在于糊料A和B中的用于聚合的单体自发聚合。此外,稳定剂不应干扰与糊料内所含其它组分的相互作用。根据现有技术,所述类的稳定剂是已知的。按照优选的实施方案,稳定剂是2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和/或2,6-二叔丁基-苯酚。
优选,在按照本发明的试剂盒中,糊料A和糊料B相对于糊料A和B总重量的分数分别是30~70 wt%和30~70 wt%。
按照本发明,含至少糊料A和B的试剂盒的目的是生产骨水泥。
为此,至少2种糊料A和B要彼此混合,由此得到骨水泥糊料。
优选混合比是0.5~1.5重量份糊料A比0.5~1.5重量份糊料B。
混合可以用普通混合设备,例如,静态混合机或动态混合机,进行。
混合可以在真空或非真空中进行。
按照特别优选的实施方案,糊料A和B用上述生产骨水泥的设备进行混合。因此,糊料A和B被彼此独立地供进2个容器,例如,供进双筒。通过打开至少一个所述容器,优选打开2个容器,存在于2个容器内的糊料A和B就可彼此接触。然后开动存在于设备内的混合单元,例如,静态或动态混合机,使糊料A和B相混。最后,为应用目的可以从设备中分配骨水泥。所述骨水泥糊料的应用优选用便于骨水泥糊料被挤出的施用单元进行。
按照ISO 5833标准,在混合试剂盒中的糊料A和B之后最终得到的骨水泥是不粘且可立即进行加工的。
在将存在于试剂盒中的糊料混合后的数分钟内,从骨水泥糊料经固化所生成的骨水泥,具有高强度。
按照优选的实施方案,按照本发明的试剂盒可用于机械固定关节的内假体、覆盖颅骨缺陷、填充骨空洞、股骨成形术、椎体成形术、后凸成形术、制造隔板和生产局部抗生素治疗的载体材料。
在本文中,术语“隔板”应理解为是指在败血症医治手术中能暂时用于2步假体置换范畴的植入物。
局部抗生素治疗的载体材料可以球体或类球体或以珠状体提供。此外,也可以生产含有从按照本发明的试剂盒制成的骨水泥的棒状或盘状载体材料。此外,载体材料也可以螺纹旋接到吸收性或非吸收性缝合材料上,优选以珠状方式。
按照本发明,上述骨水泥的用途可以从文献得知并已在其中被多次描述。
按照本发明,试剂盒以下述方式应用于上述用途:优选使试剂盒中所含的糊料彼此混合,以形成骨水泥糊料,随后以与现有技术中已知糊料的相同方式将骨水泥糊料用于上述用途。
本发明将用下述实施例进行说明,但不限制本发明的范围。
实施例:
实施例1~7和参考实施例1
对于实施例1~7和参考实施例1,制造组成如下表1~4所示的糊料A和B。
表1: 实施例 1~7中糊料A的组成.
表2: 实施例 1~7中糊料B的组成
表3: 参考实施例 1中糊料A的组成.
表4: 参考实施例1中糊料B的组成
表5中所列的化学品被用在实施例1~7和参考实施例1中;这些化学品全都以“p.a”纯度购得:
表5: 糊料和参考糊料的组分
为制备各糊料,在所有情况下都先称取用于自由基聚合的单体(a1)或(a2),然后称取相应的稳定剂,并放进惰性塑料容器。然后把自由基聚合引发剂溶解在制备糊料A的相应材料内,把促进剂溶解在制备糊料B的相应材料内,两者都在室温和搅拌下进行。然后加进所有其它组分。使由此获得的制剂彼此剧烈混合。所得的已贮存过夜的糊料彼此分开,直至已达到最终溶胀阶段并已形成可铺展的糊料。
接着,将各实施例和参考实施例1的糊料A和B进行混合。用由此获得的骨水泥糊料来制造尺寸为75 mm×10 mm×3.3 mm的用来测定弯曲强度和弯曲模量的条状试件及用来测定压缩强度的圆柱状试件(直径6 mm,高度12 mm)。将试件在23℃下贮存24 h。然后用Zwick万能试验机测定试件的4-点弯曲强度、弯曲模量和压缩强度。
试件的4-点弯曲强度、弯曲模量和压缩强度测试结果示于下表6内:
表6: 实施例1~7和参考实施例1的试件的4-点弯曲强度, 弯曲模量和压缩强度
Claims (15)
1.生产骨水泥的试剂盒,它包含至少糊料A和糊料B,其中
(a)糊料A含
(a1)至少一种用于自由基聚合的单体;
(a2)至少一种不溶于(a1)的聚合物;
(a3)至少一种可溶于(a1)的聚合物;和
(a4)至少一种自由基聚合引发剂;
其中,至少一种不溶于(a1)的聚合物(a2)与至少一种可溶于(a1)的聚合物(a3)的重量比为至少2:1;以及
(b)糊料B含
(b1)至少一种用于自由基聚合的单体;
(b2)至少一种可溶于(b1)的聚合物;和
(b3)至少一种可溶于(b1)的促进剂;
(b4)任选地,不溶于(b1)的聚合物(b4);
其中,不溶于(b1)的聚合物(b4)的最大量是糊料B总重量的5 wt%;和
其中,不溶于(b1)的聚合物(b4)与至少一种可溶于(b1)的聚合物(b2)的重量比不超过0.2。
2.按照权利要求1的试剂盒,其特征在于,用于自由基聚合的单体(a1)和(b1)中至少之一是甲基丙烯酸酯单体。
3.按照权利要求1或2的试剂盒,其特征在于,至少一种甲基丙烯酸酯单体选自下列一组:甲基丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯和二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯。
4.按照权利要求1~3中任何一项的试剂盒,其特征在于,不溶于(a1)的聚合物(a2)是粒状聚合物。
5.按照权利要求1~4中任何一项的试剂盒,其特征在于,至少一种不溶于(a1)的聚合物(a2)选自交联聚合物类。
6.按照权利要求1~5中任何一项的试剂盒,其特征在于,聚合物(a3)和(b2)中至少之一选自甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
7.按照权利要求6的试剂盒,其特征在于,甲基丙烯酸甲酯的共聚物选自(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯)共聚物和(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)共聚物。
8.按照权利要求1~7中任何一项的试剂盒,其特征在于,糊料B不含不溶性聚合物(b4)。
9.按照权利要求1~8中任何一项的试剂盒,其特征在于,至少一种自由基聚合引发剂(a4)选自下列一组:(ⅰ)过氧化物和(ⅱ)选自下列一组的巴比妥酸盐:1,5-二烷基-巴比妥酸盐、1-环烷基-5-烷基-巴比妥酸盐和1-芳基-5-烷基-巴比妥酸盐。
10.按照权利要求1~9中任何一项的试剂盒,其特征在于,至少一种可溶于(b1)的聚合促进剂(b3)选自下列一组:N,N-二甲基-对-甲苯胺、N,N-二羟乙基-对甲苯胺、N,N-二甲基-苯胺、4-N,N-二甲基氨基-吡啶、糖精、氯化锂、氯化三辛基甲基铵、有机铜(Ⅱ)盐,以及它们的混合物。
11.按照权利要求1~10中任何一项的试剂盒,其特征在于,:
糊料A含15~75 wt%的至少一种用于自由基聚合的单体(a1)、20~70 wt%的至少一种不溶于(a1)的填料(a2)、1~25 wt%的至少一种可溶于(a1)的聚合物(a3)和0.00001~15 wt%的至少一种自由基聚合引发剂(a4),以相对于糊料A的总重量计,和
糊料B含10~70 wt%的至少一种用于自由基聚合的单体(b1)、20~85 wt%的至少一种可溶于(b1)的聚合物(b2)和0.00001~15 wt%的至少一种促进剂(b3),以相对于糊料B的总重量计。
12.按照权利要求1~11中任何一项的试剂盒,其特征在于,糊料A和B中至少之一含辐射不透明剂。
13.按照权利要求1~12中任何一项的试剂盒,其特征在于,糊料A和B中至少之一含至少一种药剂。
14.按照权利要求1~13的试剂盒,其特征在于,试剂盒被设计为生产骨水泥的装置,它包含
(ⅰ)第一容器和第二容器,其中,第一容器包含糊料A,第二容器包含糊料B,其中,至少容器之一能被打开,以在打开它后,允许糊料A和B被混合,和
(ⅱ)混合单元,用来混合糊料A和B。
15.生产骨水泥的方法,其中
(ⅰ)提供生产骨水泥的试剂盒,它至少包含糊料A和糊料B,其中
(a)糊料A含
(a1)至少一种用于自由基聚合的单体;
(a2)至少一种不溶于(a1)的聚合物;
(a3)至少一种可溶于(a1)的聚合物;和
(a4)至少一种自由基聚合引发剂;
其中,至少一种不溶于(a1)的聚合物(a2)与至少一种可溶于(a1)的聚合物(a3)的重量比为至少2:1;以及
(b)糊料B含
(b1)至少一种用于自由基聚合的单体;
(b2)至少一种可溶于(b1)的聚合物;和
(b3)至少一种可溶于(b1)的促进剂;
(b4)任选地,不溶于(b1)的聚合物(b4);
其中,不溶于(b1)的聚合物(b4)的最大量是糊料B总重量的5 wt%;和
其中,不溶于(b1)的聚合物(b4)与至少一种可溶于(b1)的聚合物(b2)的重量比不超过0.2,和
(ⅱ)使糊料A和糊料B彼此混合。
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