CN103284782A

CN103284782A - 椎体骨折治疗用可降解高分子网状球囊及其制备方法

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Publication number: CN103284782A
Application number: CN2012104904561A
Authority: CN
Inventors: 孙钢; 钟建; 刘训伟; 魏岱旭; 周涓; 金彩虹; 何丹农
Original assignee: GENERAL HOSPITAL OF JINAN MILITARY COMMAND CHINESE PLA; NATIONAL ENGINEERING RESEARCH CENTER FOR NANOTECHNOLOGY
Current assignee: GENERAL HOSPITAL OF JINAN MILITARY COMMAND CHINESE PLA; NATIONAL ENGINEERING RESEARCH CENTER FOR NANOTECHNOLOGY
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明涉及一种椎体骨折治疗用可降解高分子网状球囊的制备方法。该网状球囊是由可生物降解的高分子材料通过静电纺丝形成纤维，经球囊接收器接收而得到；该球囊内径为1-10mm，球囊膜厚度控制在0.1~0.2mm；所述的纤维的直径为0.2-1.5μm。该网状球囊具有良好生物相容性、力学性能、降解性能的可降解高分子网状球囊，避免了临床上的二次手术，也促进了新骨的生成，有利于患者的恢复。所制备得到的球囊***压主要依赖于球囊薄膜厚度，在厚度为0.1~0.2mm时球囊***压为6-20atm，拉伸强度为6MPa，可使压缩的椎体高度得以抬升甚至完全恢复。在模拟体液、脂肪酶、人血清中四周内的降解质量为10~20%。解决了骨水泥溃散与渗漏等问题。既弥补PVP、PKP缺陷，有扩大手术适用范围，且本发明方法制备过程简单。

Description

椎体骨折治疗用可降解高分子网状球囊及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种椎体骨折治疗用可降解高分子网状球囊及其制备方法。

背景技术

外伤、疾病（如全身性疾病、肿瘤等）及骨质疏松都可引发椎体骨折。椎体骨折所引起的剧烈疼痛及活动受限使病人生活质量下降，并有继发其它病变的可能，甚至导致截瘫和死亡。理想的治疗方法应该能迅速减轻因骨折引起的疼痛，能矫正因骨折引起的脊柱后凸畸形，尽早恢复病人活动能力。当前主要有三种治疗方法：传统保守治疗，传统外科开放手术治疗和微创手术治疗。与其它两种方法比较，微创手术治疗治疗时间短，创口小，疼痛小，血液损失少，恢复时间短和住院时间短，因而逐渐被广泛应用并将成为未来的主流治疗方法。

微创手术治疗如经皮椎体成形术（PVP）和经皮椎体后凸成形术（PKP）是将穿刺针经皮直接刺入骨折的椎体内，直接注入骨水泥或用扩张器扩张后再注入骨水泥，使骨折的椎体高度得到一定程度的恢复，快速加固椎体，达到止疼及尽快恢复活动的目的。目前微创手术治疗主要存在两类问题，一是使用的骨水泥为丙烯酸树脂骨水泥而导致的问题，二是骨水泥泄露而导致的问题。丙烯酸树脂骨水泥硬度大且对骨生长无促进作用，可导致邻近椎体继发骨折及椎体裂隙征的出现，不能应用于年轻人。因此需要探索其他骨水泥替代物的临床使用。

磷酸钙骨水泥具有微孔结构和钙成分，因而具有很多优势，如促骨生长，有利于新骨的长入，椎体骨质量和高度的恢复等。然而，因其遇水溃散、承压能力低无法应用到椎体手术中。临床上一些设备被研发出来降低骨水泥的溃散。如中国台湾冠亚生技股份有限公司（A-Spine Asia）开发出来一种Vessel-X充填网袋（Spine. 2007; 32: 2076-2082），该网袋是由非弹力聚对苯二甲酸乙二醇酯组成双层网孔结构。最近Rotter R.等人（Eur. Spine J. 2010; 19: 916-923）开出来了一种金属网状支架。然而这些支架是非弹力的，且不可降解因而可能会带来长期的风险。另外，Vessel-X充填网袋和金属网状支架网目大小分别为100??m和mm水平，可能不能阻止磷酸钙骨水泥的遇水溃散，因而不能被应用于磷酸钙骨水泥的临床使用。理论上，如果磷酸钙骨水泥注入到生物可降解和生物相容的球囊中，磷酸钙骨水泥的两个局限性可以被抑制。而且在该球囊的降解过程中，磷酸钙骨水泥可以缓慢暴露于周围的骨，且磷酸钙骨水泥中钙离子也可以通过球囊壁而朝体液中释放，因而可以保留有磷酸钙骨水泥的促骨生长优势。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种可降解高分子网状球囊。

本发明的目的之二在于提供该网状球囊的制备方法。

为达到以上的目的，本发明采用了如下技术方案：

一种椎体骨折治疗用可降解高分子网状球囊，其特征在于该网状球囊是由可生物降解的高分子材料通过静电纺丝形成纤维，经球囊接收装置接收而得到中空装球囊，该球囊内径为1～10mm，球囊膜厚度控制在0.1～0.2mm；所述的纤维的直径为0.2～1.5μm。

上述的球囊为球形或椭球形。

上述的球囊的***压为6-20个大气压。

上述的可生物降解的高分子材料可以为：聚乳酸、聚己内酯、聚羟基乙酸、乳酸-羟基乙酸共聚物，乳酸和己内酯的嵌段共聚物中任意两种或两种以上的共混物。

上述的聚乳酸为：D-型聚乳酸、L型聚乳酸或者二者共混产物，或者二者共聚产物。

一种制备上述的椎体骨折治疗用可降解高分子网状球囊的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：将可生物降解的高分子材料溶解于有机溶剂中配制成质量百分比为1～30%的溶液；采用静电纺丝法，并控制喷射速率为0.1～2.0mL/h，电压为3～30kV；球囊接收装置为一钛合金棒，喷射器喷出口与该球囊接收装置之间的距离为1～20cm，球囊接收装置的转速为1～100rpm，收集喷出的纤维，时间为1～8h，即得到椎体骨折治疗用可降解高分子网状球囊。

上述的有机溶剂为氯仿、甲醇、乙醇、二氯甲烷、丙酮、二甲基甲酰胺、甲苯、三氯甲烷和正己烷中的至少一种。

本发明以可降解高分子材料为原料，采用静电纺丝法制备纳米纤维，从而经球囊接收器接收而制备出可降解高分子网状球囊。该球囊内径为1-10mm，球囊膜厚度控制在0.1~0.2mm；所述的纤维的直径为0.2-1.5μm。该网状球囊具有良好生物相容性。能阻止骨水泥和体液直接接触但又能使骨水泥中钙离子经由球囊壁朝体液中释放。球囊***压为6-20atm，可使压缩的椎体高度得以抬升甚至完全恢复。在模拟体液、脂肪酶、人血清中35天内的降解质量为10~20%。因此，所述的球囊解决了磷酸钙骨水泥溃散与渗漏，不能承重等问题，也能维持磷酸钙骨水泥的优势，释放钙离子，促进新骨的生成，且避免了临床上的二次手术，有利于患者的恢复。既弥补PVP、PKP缺陷，又扩大手术适用范围，且本发明方法制备过程简单。

附图说明

图1为一种球囊接收装置；

图2为采用图1所示的球囊接收装置制备得到的可降解高分子网状球囊；

图3为采用聚乳酸和聚已内酯嵌段共聚物（PDLLA-CL）为原料制备得到的P(DLLA-CL)纳米纤维的扫描电子显微镜图片；

图4为未膨胀球囊（下）和骨水泥充填膨胀球囊（上）；

图5为P(DLLA-CL)纳米纤维支架的拉伸力-位移曲线图。由图可知在大约554%延伸率时（标距长度为25mm）最大应力为大约70N；

图6为球囊***压测试。A为钻有直径为4mm圆孔的新鲜猪椎体骨。B为测试球囊***压装置，白色箭头1指示新鲜猪椎体骨，白色箭头2指示球囊输送管，白色箭头3指示带有压力计的注射泵，白色箭头4指示数字减影血管造影***（GE INNOVA400，通用电气（中国）医疗集团）的监视屏。C为压力计显示***压。D为C图中的放大图。E为水性显影剂泛影葡胺-76%充填前的新鲜猪椎体骨的X光片。F为水性显影剂泛影葡胺-76%充填后***前的新鲜猪椎体骨的X光片。

图7为球囊对中心椎体骨水泥分布和压缩力学的影响。其中（A-C）为分布充填了CPC/Urografin-76% (4:1， v/v) 混合物、PMMA，和可降解高分子网址球囊包裹CPC的中心椎体CT图像。白色箭头指示CPC主要分布在膨胀的球囊内。（D）典型的充填了可降解高分子网址球囊包裹CPC的中心椎体图片。（E）典型的力-距离压缩曲线；

图8为P(DLLA-CL)纳米纤维支架在模拟体液、脂肪酶、和人血清中的降解曲线；

图9为压力下球囊内钙离子释放试验。其中A为充填骨水泥后膨胀的球囊（上三个）和磷酸钙骨水泥块（下三个）。B为在注射泵内20mL超纯水中孵育的充填骨水泥后膨胀的球囊（上三个）和磷酸钙骨水泥块（下三个）。C为钙离子释放曲线。*P < 0.05，**P < 0.01，n=3。

图10 为CCK-8分析P(DLLA-CL)纳米纤维支架、溶剂蒸发P(DLLA-CL)膜和细胞培养板的细胞增殖能力。细胞接种密度为每孔5000个细胞。*P < 0.05，**P < 0.01，，n= 6；

图11为MG-63细胞在P(DLLA-CL)纳米纤维支架表面的增殖的激光共聚焦显微镜图片，其中A为1 天，B为4 天，C为7天。

具体实施方式

实施例1

材料与方法

1. 材料

嵌段共聚物P（DLLA-CL）（70:30）（其它材料、比例）购自山东济南岱罡生物材料有限公司，溶解于二氯甲烷/二甲基甲酰胺（7:3，体积比），浓度为6 wt%。

2. 静电纺丝条件

参见图1和图2，高分子溶液置入10mL前端有0.9mm内径注射针头的玻璃注射器中，喷射速率为0.3mL/h，电压为10kV；接收装置为一钛合金棒，喷射器喷出口与接收装置之间的距离为10cm，接收装置的转速为15rpm；收集喷出的纤维，即可在接收装置上得到可降解高分子网状球囊。制备得到的球囊取下后真空干燥12h后室温储存。使用前浸没在医用灭菌水中30min。

3. 扫描电子显微镜检测球囊上纳米纤维

参见图3，从球囊上切下小块，利用扫描电子显微镜观察，加速电压为10kV。

4. 体外膨胀测试

参见图4，将制备得到的球囊绑紧在内径为3mm的球囊输送管上，将磷酸钙骨水泥（上海瑞邦生物材料有限公司）经由球囊输送管输送到球囊内，因而球囊膨胀，利用数码相机对其进行照相。

5. 拉伸试验

参见图5，直径为10mm的圆钛合金棒被用来作为静电纺丝接收装置。随后球囊被从长轴方向上切成2个测试样本（150mm长，10mm宽，1mm厚）。利用万能材料试验机（HY0230，上海衡翼精密仪器有限公司）进行拉伸试验，样本夹之间的初始距离为100mm，标距长度为25mm，测试三个样本。

6. 球囊***压测试

参见图6，将新鲜猪椎体骨钻直径为4mm的圆孔，这些圆孔经由椎弓根进入中心椎体。将球囊绑紧在内径为3mm的球囊输送管上，输送到新鲜猪椎体圆孔中。利用带有压力计的注射泵将水性显影剂泛影葡胺-76% 经由球囊输送管递送到球囊中。利用数字减影血管造影***（GE INNOVA400，通用电气（中国）医疗集团）监视屏监视泛影葡胺-76%的注入。压力计显示压力随着泛影葡胺-76%量的增加而增加，随后迅速降为0，表示球囊***。测试五个样本。

7. 骨水泥分布与压力测试

参见图7，总共24个新鲜猪椎体骨随机分为4组，（1）天然骨，（2）注入磷酸钙骨水泥的天然骨，（3）注入PMMA骨水泥的天然骨，（4）传送球囊并注入磷酸钙骨水泥的天然骨。将新鲜猪椎体骨钻直径为4mm的圆孔，这些圆孔经由椎弓根进入中心椎体。对于组（2）和组（3），分别注入大约1-2mL 磷酸钙骨水泥/泛影葡胺-76%。或PMMA骨水泥进入圆孔。对于组（4），球囊绑在外径为3mm的球囊输送管上，传送到圆孔中，并注入1-2mL磷酸钙骨水泥。利用计算机断层成像***（AQUILION 16，东芝医学公司，日本）观察骨水泥的分布。最后每个样品用生理盐水浸泡的纱布包裹并在室温下通过生理盐水池持续保湿超过3天。

新鲜猪椎体骨去除关节，切除圆盘，去掉椎体后柱结构。利用II型（自凝型）牙基树脂（上海二医张江生物材料有限公司）来使这些样品的上下终板平行。压缩试验是在万能力学试验机（Schenck RSA-250）上进行，沿着中心椎体的中心轴施加压力，速度为4mm/min。记录力-距离曲线并计算初始强度（定义为力的峰值）和初始刚度（定义为力-距离曲线的最大斜率）。

8. 体外降解实验

参见图8，为了研究球囊的体外降解行为，直径为10mm的圆钛合金棒被用来作为静电纺丝接收装置。随后球囊被切成0.8cm直径、重量为5-10mg的纳米纤维支架片。模拟体液，脂肪酶溶液和新鲜人血清用作降解液。每一个纳米纤维支架片被置入到含有5mL降解液的试管中，37°C下在振荡器上（100rpm）孵育。所有溶液通过过滤灭菌且每周换液。在不同的时间将纳米纤维支架片取出，超纯水清洗三次，真空干燥12h，称重。

残余重量百分比通过以下公式计算（1）：

Residual weight (%) = [(W₀-W₁) / W₀] × 100 (1)

在此，W₀ 和 W₁ 分别为纳米纤维支架片为是降解前和降解后重量。

9. 体外钙离子释放试验

参见图9，制备的球囊绑紧在直径为3mm的球囊输送管上，磷酸钙骨水泥经球囊输送管注入球囊，球囊膨胀，室温干燥后，球囊尾端用棉线束紧（图9A中上三个），置入注射泵内20mL超纯水中（图9B中上三个）。注射泵远端部分封闭，旋转手柄加压，溶液中钙离子浓度利用DXC-800分析平台（Beckman Coulter公司）进行测试，且钙离子浓度通过除以膨胀球囊重量进行校正。硫酸钙骨水泥块作为对照（图9A和8B中下三个）。

10. 细胞增殖实验

参见图10和图11，MG-63人成骨细胞（购自中科院上海细胞库）用来研究材料的细胞增殖行为。细胞培养在含有10%胎牛血清（Gibco，美国）的DMEM培养基（Gibco，美国）中，置入37°C，5%CO₂的细胞培养箱中。

将纳米纤维支架片放入96孔细胞培养板中。75%（v/v）乙醇灭菌6h后用10mM PBS清洗三次以去除乙醇。随后纳米纤维支架片浸入到含有10%胎牛血清的DMEM培养基中2h。MG-63细胞接种到每个纳米纤维支架片（每孔5000细胞）上，培养1，4，7天。随后去除液体，进行CCK-8分析。简单地，135 μL含有10%胎牛血清的DMEM培养基和15μL CCK-8加入到每孔中，37°C孵育2h，吸取100μL以上液体转入一个新的96孔细胞培养板。酶标仪（Infinite F50， TECAN，瑞士）测量450nm时的吸收值。最终吸收值通过减去135 μL含有10%胎牛血清的DMEM培养基和15μL CCK-8的混合液的信号值进行校正。P(DLLA-CL)膜和细胞培养板作为对照。P(DLLA-CL)膜通过溶剂蒸发法制备：P(DLLA-CL)溶解于氯仿中，P(DLLA-CL)溶液置于玻璃培养皿中，室温干燥48h，真空干燥12h，选取0.15-0.2mm厚度的P(DLLA-CL)膜作为对照。测试6个平行样本。

另外，利用二乙酸荧光素（Sigma Aldrich，德国）对活MG-63细胞进行标记，并利用激光共聚焦显微镜（TCS SP5， Leica，德国）进行观察。

11. 统计分析

所有数据用平均值±标准偏差表示，利用t分布检验来进行统计比较。

结果

1. 球囊制备和体外检测

利用客户化设计静电纺丝设备制备得到P（DLLA-CL）纳米纤维。根据球囊接收装置选择的不同而获得不同的球囊（参见图1和图2）。典型的扫描电子显微镜图片显示球囊由平滑且随机分布的纳米纤维组成。参见图3，纳米纤维直径为355±55 nm （n=50）。静电纺丝纳米纤维的随机分布导致微米级孔的形成。

为了研究球囊的体外膨胀，将制备的P（DLLA-CL）球囊绑紧在外径为3mm的球囊输送管上，经由球囊输送管将磷酸钙骨水泥注入球囊中。如图4所示，球囊膨胀，最大直径为17mm（注意球囊并没有膨胀为最大）。结果表明可降解高分子网状球囊能够通过充填磷酸钙骨水泥而膨胀。而且，球囊表面没有骨水泥泄露，表明球囊的使用能够降低骨水泥的泄露并通过隔离磷酸钙骨水泥与周围的环境从而抑制骨水泥遇水溃散。另外，PMMA骨水泥也可以注入制备的球囊并显示相似的结果。因此，制备的球囊也可以用来抑制PMMA骨水泥溃散。体外膨胀实验初步表明可降解高分子网状球囊可以用于椎体压缩性骨折的治疗。

2. 拉伸测量

图5显示纳米纤维支架的力-距离曲线。在断裂拉伸应变为554%时力最大，为约70N。计算了拉伸参数，平均拉伸强度为6.65 ± 0.66 MPa，断裂拉伸应变为544.22% ± 22.10%，断裂拉伸应力为6.16 ± 0.63MPa。拉伸结果表明P（DLLA-CL）纳米纤维支架具有好的拉伸性能，再次肯定了P（DLLA-CL）可降解高分子网状球囊具有好的膨胀性能。

3. 球囊***压测量

球囊***压是球囊未***所能承受的最大压力。如果我们使用球囊作为骨水泥填充容器来治疗椎体压缩性骨折，球囊***压是球囊的一个重要参数。参见图6，可降解高分子网状球囊充填泛影葡胺-76%之前和之后。膨胀球囊直径（7mm）大于圆孔直径（4mm），表明球囊在天然骨中能够膨胀。因此，球囊能够用来对椎体复高。平均***压为15.2 ±0.8 atm （n=5）。溶剂蒸发制备的P（DLLA-CL）球囊的***压为6.2±0.6 atm（n=3）。因此静电纺丝制备的可降解高分子网状球囊相比于溶剂蒸发球囊具有更好的***压。

4. 球囊对骨水泥在中心椎体中分布和中心椎体压缩力学的影响

计算机断层成像显示，当不使用球囊时，磷酸钙骨水泥/泛影葡胺-76%（4:1，v/v）混合物（图7A）和PMMA骨水泥（图7B）。而当使用球囊时，磷酸钙骨水泥主要分布在膨胀的球囊内（图7C）。球囊膨胀为直径约为8mm，与***压结果一致。这些结果表明球囊能够限制磷酸钙骨水泥存在于球囊中，降低磷酸钙骨水泥的分散。因此，球囊的使用能够降低骨水泥泄露。

图7D显示一个典型的充填球囊和磷酸钙骨水泥的中心椎体。如图7E所示，充填球囊和磷酸钙骨水泥的天然骨组显示与未处理天然骨组相似的力-距离曲线。计算得到的初始强度和初始刚度如表1所示。分析显示：1）磷酸钙骨水泥降低了天然骨的初始强度和初始刚度；2）PMMA骨水泥增加了天然骨的初始强度和初始刚度；3）充填球囊和磷酸钙骨水泥的天然骨对于天然骨的初始强度和初始刚度没有明显的影响。这些结果表明球囊和磷酸钙骨水泥的使用并不改变天然骨的强度和刚度。

表1. 图四中不同处理类别椎体的初始强度（定义为力-距离曲线的最大力值）和初始刚度（定义为力-距离曲线的最大斜率）。

组别	初始强度 (N)	初始刚度 (N/mm)
			未处理的天然骨	11337 ± 1265	14158 ± 1064
充填CPC的天然骨	5266 ± 573	6282 ± 629
			充填PMMA的天然骨	18888 ± 2234	24214 ± 2139
充填Balloon+CPC的天然骨	12552 ± 1426	14279 ± 1202

5. 体外降解测量

使用三种生物仿生溶液研究了纳米纤维支架的体外降解行为。在降解过程中，肉眼可见微小棉花状片段出现在溶液中。残余重量（%）随降解时间的变化如图8所示。纳米纤维支架在脂肪酶溶液和新鲜人血清中比模拟体液中降解更快。35天后，在模拟体液、脂肪酶溶液和新鲜人血清中分别降解了13%，16%和17%。这些结果表明球囊具有良好的生物降解能力。

6. 细胞增殖能力分析

参见图10，利用CCK-8分析了MG-63人成骨细胞在不同材料上培养1，4，7天后的细胞活性。培养1天后细胞活性从高到底为：细胞培养板，P（DLLA-CL）膜，和纳米纤维支架。培养4天后所有样品没有明显的差别。培养7天后在纳米纤维支架上的细胞活性与在细胞培养板上活性相似，高于在P（DLLA-CL）膜上的细胞活性。在7天的细胞培养中，在纳米纤维支架上细胞活性的增加最大，表明纳米纤维支架具有最好的细胞增殖能力。

利用二乙酸荧光素标记活MG-63人成骨细胞之后并用激光共聚焦显微镜进行观察（图11）。在最初24h时，仅有少量的活细胞粘附在纳米纤维支架上（图11A）。随后活细胞随时间增加而增加。7天培养后，细胞在纳米纤维支架表面具有更高的密度（图11C）。这些工作表明纳米纤维薄膜具有良好的生物相容性。

讨论

根据弗里多尼亚集团（Freedonia Group）的工业研究报告“医学植入器件2014和2019年”，美国对医学植入器件的需求预期每年增加8.3%直至2014年49亿美金。脊柱植入体将是最快发展的产品种类之一。根据该报告，基于新技术和改善的材料而发展的下一代医学植入器件将是主要的增长原因。在接下来的十年中，医学科学家和工程师将因为纳米技术巨大的优势而关注基于纳米技术的、简单的、便宜的和高效的植入体加工制备。

脊柱外科手术家们已经对使用磷酸钙骨水泥治疗脊柱压缩性骨折表达了显著的兴趣，但是磷酸钙骨水泥遇水溃散和较低的力学性能限制了磷酸钙骨水泥的临床使用。P(DLLA-CL)已经被用于临床使用。P(DLLA-CL)组成的Neurolac神经导管（Polyganics公司）已经被美国US Food and Drug Adminstration于2003年10月和欧洲Conformit Europe于2004年4月批准。静电纺丝P(DLLA-CL)/胶原/弹性蛋白支架也被探索用来作为人造血管。Lozier, A等人（US Patent No. 0177206, 2009）建议具有可压缩和可膨胀性能的静电纺丝材料或许可以用来部分的抑制PMMA骨水泥溃散。我们为了探索磷酸钙骨水泥应用，降低骨水泥溃散，和模拟天然细胞外基质，我们利用静电纺丝设备制备了可降解高分子微孔网状球囊并研究了其性质。

由于椎体压缩性骨折非常复杂，因此制备得到不同性质不同大小的球囊用于椎体压缩性骨折的临床治疗是非常重要的。例如Kyphon 公司销售几种不同形状不同大小的可膨胀球囊扩张器用于微创手术治疗恢复脊柱功能。在我们的工作中，通过使用不同的钛合金球囊接收装置（图1）可以容易制备得到不同形状不同大小的球囊（图2）。这表明特定形状的可降解高分子网状球囊可以非常容易的制备得到以便不同的椎体压缩性骨折治疗需求。

球囊中静电纺丝纳米纤维支架的典型扫描电子显微镜图片（图3）显示支架由随机组成的纳米纤维组成。静电纺丝纳米纤维的随机分布导致微米级孔的形成。

可降解高分子网状球囊在体外大气环境下充填骨水泥后能够从直径5mm膨胀到直径17mm（图4）。纳米纤维支架平均拉伸强度为6.65 ± 0.66 MPa，在断裂拉伸应变为554%时力最大，为约70N。这些结果肯定了可降解高分子网状球囊具有好的膨胀性能。可降解高分子网状球囊和自然蒸发干燥球囊的平均***压分别为15.2 ±0.8 atm和6.2±0.6 atm。商业化可膨胀骨扩张器来回复椎体高度的膨胀压力为9atm（5-17atm范围）。可降解高分子网状球囊填充骨水泥之后具有足够的承受能力恢复伤椎高度，而自然蒸发干燥球囊不行，纳米纤维网状支架结构使得可降解高分子网状球囊比自然蒸发干燥球囊具有更好的力学性能。因此，可降解高分子网状球囊作为骨水泥充填容器能够降低磷酸钙骨水泥的一个局限性：磷酸钙骨水泥较低的力学性能。

可降解高分子网状球囊在体外大气环境下（图4）和在中心椎体内的膨胀测试显示球囊的使用可以通过隔离磷酸钙骨水泥与周围的环境。因此可降解高分子网状球囊作为骨水泥充填容器能够降低磷酸钙骨水泥的另外一个局限性：磷酸钙骨水泥遇水溃散问题。

前人的工作已经表明P(LLA-CL)静电纺丝支架在PBS中是降解的（J. App. Polym. Sci. 2009; 111: 1564-1570; J. Biomed. Mater. Res. A. 2009; 90A: 205-216）。我们的工作研究了P（DLLA-CL）纳米纤维支架在模拟体液，脂肪酶和新鲜人血清中的降解能力并表明其是降解的。球囊的缓慢降解可以是磷酸钙骨水泥慢慢暴露于周围骨组织，从而促进吸收和新骨生成、椎体骨质量恢复。而且，体外钙离子释放测量（图9）表明钙离子能够从球囊中释放出来。因此可降解高分子网状球囊作为骨水泥充填容器能够维持磷酸钙骨水泥的优势。

前人的工作已经表明平滑肌细胞、内皮细胞和NIH-3T3小鼠成纤维细胞在P(LLA-CL)静电纺丝纳米纤维支架上具有良好的细胞增殖能力（Biomaterials 2004; 25: 1883-1890; Biomaterials 2008; 29: 1872-1879）。而且，支架中纳米纤维的大小影响其细胞增殖能力。内皮细胞在小直径纤维（不超过1.2??m）支架上细胞增殖能力良好。我们的结果（图10）表明MG-63人成骨细胞在355±55 nm直径（图3）P（DLLA-CL）纳米纤维支架上细胞增殖良好。另外，我们的结果也显示MG-63人成骨细胞在P（DLLA-CL）纳米纤维支架上比P（DLLA-CL）自然蒸发干燥膜和细胞培养板上具有更好的细胞增殖能力。因此，可降解高分子网状球囊对于椎体压缩性骨折具有更好的细胞增殖能力。

所有这些结果强烈表明可降解高分子网状球囊能够作为磷酸钙骨水泥充填容器，且能保留磷酸钙骨水泥的优势和降低磷酸钙骨水泥的劣势。治疗椎体压缩性骨折时使用简单、方便、安全、有效。可降解高分子网状球囊的使用能够有利于椎体压缩性骨折病人，并产生巨大的经济影响。

实施例2

称聚乳酸0.7g，聚己内酯0.3g，将其置入10mL甲醇与二氯甲烷的混合溶剂中，在室温下放置于磁力搅拌器上搅拌直至共聚物完全溶解，溶液呈透明状；将上述溶液装入到喷雾装置中的注射器中，使得其注射速率为0.3mL/h，针尖正极与基片负极间产生10kV的高压，针尖到接收装置之间的距离为12cm，在此条件下用图1中所示的收集器（钛合金棒）收集经过静电纺丝喷出的纤维，制备得到球囊。

实施例3

实施例4

称P(DLLA-CL)0.7 g，聚羟基乙酸0.3g，将其置入10 mL氯仿溶剂中，在室温下放置于磁力搅拌器上搅拌直至共聚物完全溶解，溶液呈透明状；将上述溶液装入到喷雾装置中的注射器中，使得其注射速率为0.6mL/h，针尖正极与基片负极间产生15kV的高压，针尖到接收装置之间的距离为15cm，在此条件下用图1中所示的收集器（钛合金棒）收集经过静电纺丝喷出的纤维，制备得到球囊。

实施例5

称聚乳酸0.35g，聚己内酯0.15g，聚乳酸-羟基乙酸共聚物0.5g，将其置入12mL二甲基甲酰胺与二氯甲烷的混合溶剂中，在室温下放置于磁力搅拌器上搅拌直至共聚物完全溶解，溶液呈透明状；将上述溶液装入到喷雾装置中的注射器中，使得其注射速率为1.2mL/h，针尖正极与基片负极间产生12kV的高压，针尖到接收装置之间的距离为8 cm，在此条件下用图1中所示的收集器（钛合金棒）收集经过静电纺丝喷出的纤维，制备得到球囊。

实施例6

称P(DLLA-CL)0.7 g，聚己内酯0.15g，聚乳酸-羟基乙酸共聚物0.15g，将其置入10 mL氯仿溶剂中，在室温下放置于磁力搅拌器上搅拌直至共聚物完全溶解，溶液呈透明状；将上述溶液装入到喷雾装置中的注射器中，使得其注射速率为0.6mL/h，针尖正极与基片负极间产生15kV的高压，针尖到接收装置之间的距离为15cm，在此条件下用图1中所示的收集器（钛合金棒）收集经过静电纺丝喷出的纤维，制备得到球囊。

Claims

1.一种椎体骨折治疗用可降解高分子网状球囊，其特征在于该网状球囊是由可生物降解的高分子材料通过静电纺丝形成纤维，经球囊接收装置接收而得到中空装球囊，该球囊内径为1～10mm，球囊膜厚度控制在0.1～0.2mm；所述的纤维的直径为0.2～1.5μm。

2.根据权利要求1所述的椎体骨折治疗用可降解高分子网状球囊，其特征在于所述的球囊为球形或椭球形。

3.根据权利要求1所述的椎体骨折治疗用可降解高分子网状球囊，其特征在于所述的球囊的***压为6-20个大气压。

4.根据权利要求1所述的椎体骨折治疗用可降解高分子网状球囊，其特征在于所述的可生物降解的高分子材料为：聚乳酸、聚己内酯、聚羟基乙酸、乳酸-羟基乙酸共聚物，乳酸和己内酯的嵌段共聚物中任意两种或两种以上的共混物。

5.根据权利要求4所述的椎体骨折治疗用可降解高分子网状球囊，其特征在于所述的聚乳酸为：D-型聚乳酸、L型聚乳酸或者二者共混产物，或者二者共聚产物。

6.一种制备根据权利要求1—5中任一项所述的椎体骨折治疗用可降解高分子网状球囊的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：将可生物降解的高分子材料溶解于有机溶剂中配制成质量百分比为1～30%的溶液；采用静电纺丝法，并控制喷射速率为0.1～2.0mL/h，电压为3～30kV；球囊接收装置为一钛合金棒，喷射器喷出口与该球囊接收装置之间的距离为1～20cm，球囊接收装置的转速为1～100rpm，收集喷出的纤维，时间为1～8h，即得到可降解高分子网状球囊。

7.根据权利要求6中的方法，其特征在于所述的有机溶剂为氯仿、甲醇、乙醇、二氯甲烷、丙酮、二甲基甲酰胺、甲苯、三氯甲烷和正己烷中的至少一种。