CN111467564B - 一种自膨胀复合骨水泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自膨胀复合骨水泥及其制备方法，固相成分和液相成分按照质量体积比为1g:1.5ml～1g:7.2ml混合而成；按质量百分数，固相的原料组成为：聚甲基丙烯酸甲酯‑丙烯酸‑无水磷酸氢钙共聚物微球30％～70％，无水磷酸氢钙15％～35％，磷酸四钙15％～35％，以上各组分的质量百分比总和为100％；骨水泥液相为蒸馏水、血液、生理盐水、稀酸、血清、磷酸盐溶液中的任意一种。本发明所制备的自膨胀复合骨水泥具有较高的吸水膨胀倍率，较好的力学性能，有望成为一种有前景的临床应用骨水泥。

Description

一种自膨胀复合骨水泥及其制备方法
技术领域
本发明属于生物医用材料及制备方法技术领域，涉及一种自膨胀复合骨 水泥，还涉及该复合骨水泥的制备方法。
背景技术
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥广泛应用于齿科、骨外科、矫形外 科等领域，且是骨科应用范围最广、数量最多、用量最大的可注射生物材料。 但是PMMA骨水泥在凝固时会产生一定的体积收缩，从而导致产生松动等 一系列问题，因此研究人员针对PMMA骨水泥存在的问题研发了可吸水膨 胀骨水泥。
中国专利《一种可注射膨胀型骨水泥及其制备方法》(申请号： 201510344651.7，公开日：2015.09.23，公开号：CN104922733A)，公布了 一种可注射膨胀型骨水泥及其制备方法，该可注射膨胀型骨水泥固相成分为 甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物，液相成分由甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基 对甲苯胺和对苯二酚的混合得到；该骨水泥固相制备方法如下：以甲基丙烯 酸甲酯(MMA)和丙烯酸(AA)作为反应单体，在引发剂和交联剂的作用 下发生聚合反应，生成甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物，该发明制备的可注 射型膨胀骨水泥具有吸水膨胀特性，但是该类骨水泥的吸水膨胀主要发生在 注射入人体之后且在骨水泥固化之前，吸水膨胀时间短，固化后则无法再吸 水膨胀，导致吸水膨胀骨水泥的膨胀倍率不高、膨胀效果不均匀。
中国专利《一种高膨胀倍率可注射吸水膨胀骨水泥及其制备方法》(申 请号：CN201810735161.3，公开日：2018.12.21，公开号：CN109053968A) 公布了一种高膨胀倍率可注射吸水膨胀骨水泥的制备方法，该方法在固相选 用了聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-聚乙二醇修饰氧化石墨烯共聚物、PMMA、 过氧化苯甲酰和硫酸钡，液相中引入了甲基丙烯酸羟乙酯，固液双相能够协 同吸水，提高吸水膨胀骨水泥的吸水膨胀倍率，但骨水泥固液混合期在体外 发生聚合反应，此过程并未有水溶液参与，这会导致吸水时间较短，吸水速 率降低，从而引起膨胀效果不均匀。
中国专利《一种仿骨小梁结构的可注射膨胀复合骨水泥及其制备方法》 (申请号：CN201810037931.7，公开日：2018.06.22，公开号：CN108187144A) 提供一种仿骨小梁结构的可注射膨胀骨水泥及其制备方法。复合骨水泥由粉 体材料、固化液和膨胀材料组成，将粉体材料与膨胀材料按一定比例混合均 匀，加入固化液，搅拌均匀，得到复合骨水泥浆体，将复合骨水泥浆体注入 模具后固化得到复合骨水泥固化体，制备的骨水泥虽具有优良的注射性能， 凝固过程中可以产生体积膨胀，但体积膨胀倍率仅为1％～20％；膨胀倍率较低。
所以，寻找一种能够实现整体膨胀，吸水膨胀倍率较高的骨水泥是骨水 泥领域的研究重点之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种自膨胀复合骨水泥，解决了现有技术中存在的 骨水泥内部吸水膨胀倍率较低，膨胀效果不均匀的问题。
本发明的另一目的是提供上述复合骨水泥的制备方法，解决了现有技术 中存在的骨水泥膨胀倍率较低，膨胀效果不均匀的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种自膨胀复合骨水泥，固相成分和液相 成分按照质量体积比为1g:1.5ml～1g:7.2ml混合搅拌20min～90min而成；按 质量百分数，固相的原料组成为：聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙 共聚物微球30％～70％，无水磷酸氢钙15％～35％，磷酸四钙15％～35％， 以上各组分的质量百分比总和为100％；骨水泥液相为蒸馏水、血液、生理 盐水、稀酸、血清、磷酸盐溶液中的任意一种。
本发明的特点还在于：
固相的原料组成为：聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微 球2.7g～6.3g，无水磷酸氢钙1.35g～3.15g，磷酸四钙1.35g～3.15g；骨水泥 液相为蒸馏水、血液、生理盐水、稀酸、血清、磷酸盐溶液中的任意一种， 液相的量为13.50ml～64.8ml。
本发明所采用的另一技术方案是，一种自膨胀复合骨水泥的制备方法， 具体包括以下步骤：
步骤1、制备聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球；
步骤2、制备自膨胀复合骨水泥的固相：将磷酸四钙、无水磷酸氢钙与 步骤1中制得的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球根据需 要按比例混合均匀，得到自膨胀复合骨水泥的固相；
步骤3、将步骤2得到的自膨胀复合骨水泥的固相按固液比为1g:1.5ml～ 1g:7.2ml与液相成分均匀混合搅拌20min～90min，将骨水泥注射后固化，得 到自膨胀复合骨水泥。
本发明的特点还在于：
步骤1具体包括以下步骤：
步骤1.1、分别量取甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸并分别向其中加入0.1wt％～1.5wt％对苯二酚，进行减压蒸馏；
步骤1.2、分别按比例量取步骤1.1中减压蒸馏后的甲基丙烯酸甲酯 5.622％～19.589％，丙烯酸4.700％～15.323％，无水磷酸氢钙0.061％～0.364％， 交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.972％～1.457％，分散剂聚乙烯吡咯烷酮 1.214％～2.127％，去离子水73.221％～74.5％，引发剂偶氮二异丁腈 0.243％～0.607％，以上各组分的质量百分比总和为100％；
步骤1.3、将步骤1.2中称量好的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、无水磷酸氢 钙、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺、分散剂聚乙烯吡咯烷酮、引发剂偶氮二 异丁腈和去离子水，依次加入四口烧瓶中均匀混合，四口烧瓶中的四个口分 别连接氮气、磁力搅杆、冷凝管和温度计，将得到的混合溶液连续搅拌并加 热到35℃～55℃反应20min～60min；
步骤1.4、随后将步骤1.3中得到的混合溶液升温至60℃～80℃，让混合 溶液在氮气气氛下恒温反应2h～4h，得到聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷 酸氢钙共聚物；
步骤1.5、将步骤1.4中得到的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙 共聚物用去离子水洗涤后在60～80℃的真空干燥箱中干燥至恒重，最后将其 过筛获得聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球。
本发明的特点还在于：
步骤1.5中得到的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球 在去离子水中洗涤20～30次，干燥时间为26h～30h。
步骤1.5中得到的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球 粒径在20～50μm之间。
本发明所采用的另一技术方案是，一种自膨胀复合骨水泥，固相成分和 液相成分按照质量体积比为1g:1.5ml～1g:7.2ml；固相的原料组成按质量百 分数，由15％～35％的氧化镁、15％～35％的磷酸盐和30％～70％的聚甲基丙 烯酸甲酯-丙烯酸-氧化镁共聚物微球组成，以上各组分的质量百分比总和为 100％；骨水泥液相为蒸馏水、血液、生理盐水、稀酸、血清、磷酸盐溶液 中的任意一种。
本发明的特点还在于：
固相的原料组成中的磷酸盐包括：正磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐中 的至少一种。
本发明的有益效果是：所制备的自膨胀有机/无机复合骨水泥，其固相与 液相混合后，固相进行水化反应的同时聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸 氢钙(PMMA-PAA-PDCPA)共聚物微球不断进行吸水膨胀，延长了吸水时 间，延长的吸水时间为膨胀性能的提高奠定了基础，同时内外均匀分布的无 机骨水泥成分能够使块体充分全面吸附水分，进而使得该骨水泥具有整体吸 水膨胀的特性，解决了骨水泥内部膨胀倍率不高且膨胀效果不均匀的问题， 且由于内外均匀分布的无水磷酸氢钙(DCPA)，提高了聚甲基丙烯酸甲酯- 丙烯酸-无水磷酸氢钙(PMMA-PAA-PDCPA)共聚物微球与磷酸钙骨水泥固 相的界面结合，提高了复合骨水泥的力学性能，在临床上具有较好的应用前 景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种自膨胀复合骨水泥，固相成分和液相成分按照质量体积比为 1g:1.5ml～1g:7.2ml混合搅拌20min～90min而成；按质量百分数，固相的原 料组成为：聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球30％～70％， 无水磷酸氢钙15％～35％，磷酸四钙15％～35％，以上各组分的质量百分比 总和为100％；骨水泥液相为蒸馏水、血液、生理盐水、稀酸、血清、磷酸 盐溶液中的任意一种。
固相的原料组成为：聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微 球2.7g～6.3g，无水磷酸氢钙1.35g～3.15g，磷酸四钙1.35g～3.15g；骨水泥 液相为蒸馏水、血液、生理盐水、稀酸、血清、磷酸盐溶液中的任意一种， 液相的量为13.50ml～64.8ml。
一种自膨胀复合骨水泥的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1、制备聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球；
步骤2、制备自膨胀复合骨水泥的固相：将磷酸四钙、无水磷酸氢钙与 步骤1中制得的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球根据需 要按比例混合均匀，得到自膨胀复合骨水泥的固相；
步骤3、将步骤2得到的自膨胀复合骨水泥的固相按固液比为1g:1.5ml～ 1g:7.2ml与液相成分均匀混合搅拌20min～90min，将骨水泥注射后固化，得 到自膨胀复合骨水泥。
步骤1具体包括以下步骤：
步骤1.1、分别量取甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(AA)并分别向 其中加入0.1wt％～1.5wt％对苯二酚，进行减压蒸馏；
步骤1.2、分别按比例量取步骤1.1中减压蒸馏后的甲基丙烯酸甲酯 (MMA)5.622％～19.589％，丙烯酸(AA)4.700％～15.323％，无水磷酸氢 钙(DCPA)0.061％～0.364％，交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA) 0.972％～1.457％，分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)1.214％～2.127％，去离子水 73.221％～74.5％，引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)0.243％～0.607％，以上各组 分的质量百分比总和为100％；
步骤1.3、将步骤1.2中称量好的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、无水磷酸氢 钙、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺、分散剂聚乙烯吡咯烷酮、引发剂偶氮二 异丁腈和去离子水，依次加入四口烧瓶中均匀混合，四口烧瓶中的四个口分 别连接氮气、磁力搅杆、冷凝管和温度计，将得到的混合溶液连续搅拌并加 热到35℃～55℃反应20min～60min，用于排除空气；
步骤1.4、随后将步骤1.3中得到的混合溶液升温至60℃～80℃，让混合 溶液在氮气气氛下恒温反应2h～4h，得到聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷 酸氢钙共聚物；
步骤1.5、将步骤1.4中得到的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙 PMMA-PAA-PDCPA共聚物用去离子水洗涤后在60～80℃的真空干燥箱中干 燥至恒重，最后将其过筛获得聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚 物微球。
步骤1.5中得到的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球 在去离子水中洗涤20～30次，干燥时间为26h～30h。
步骤1.5中得到的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球 粒径在20～50μm之间。
本发明还可以与磷酸镁骨水泥、硫酸钙等其他无机骨水泥复合，同样可 以获得良好的自膨胀效果。一种自膨胀复合骨水泥，固相成分和液相成分按 照质量体积比为1g:1.5ml～1g:7.2ml；固相的原料组成按质量百分数，由15％ ～35％的氧化镁、15％～35％的磷酸盐和30％～70％的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯 酸-氧化镁共聚物微球组成，以上各组分的质量百分比总和为100％；骨水泥 液相为蒸馏水、血液、生理盐水、稀酸、血清、磷酸盐溶液中的任意一种。
固相的原料组成中的磷酸盐包括：正磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐中 的至少一种。
本发明一种自膨胀复合骨水泥及其制备方法，其优点在于：本发明自膨 胀有机/无机复合骨水泥固相中含有PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球， PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球具有轻度交联的空间网格结构，且PAA作 为亲水大分子，具有大量亲水基团羟基，当处于水环境时能够吸附大量的水 分子从而使复合骨水泥实现整体吸水膨胀；同时内外均匀分布的无机骨水泥 成分能够在水合的同时为骨水泥中共聚物微球提供微观的吸水通道，使块体充分全面吸附水分；且PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球内部及表面均会有 DCPA的富集，提高了PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球与磷酸钙骨水泥固相 的界面结合，提高了自膨胀有机/无机复合骨水泥的力学性能，在临床上具有 较好的应用前景。
实施例1
步骤1，PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球的制备：
采用溶液聚合法制备PMMA-PAA-PDCPA共聚物：甲基丙烯酸甲酯 (MMA)和丙烯酸(AA)使用前加入0.1wt％对苯二酚减压蒸馏除去阻聚剂； 反应在四口烧瓶中进行，四口烧瓶中四个口分别连接氮气、磁力搅杆、冷凝 管、温度计；分别取减压蒸馏后的甲基丙烯酸甲酯(MMA)5.622％、丙烯 酸(AA)15.323％，无水磷酸氢钙(DCPA)0.364％，交联剂N,N亚甲基双 丙烯酰胺(MBA)1.457％，分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)2.127％，引发剂 偶氮二异丁腈(AIBN)0.607％，去离子水74.5％，总计100％；
将MMA、AA和DCPA、交联剂MBA溶液，分散剂PVP溶液，引发 剂AIBN溶液，依次加入四口烧瓶中均匀混合，将得到的混合溶液连续搅拌 并加热到35℃反应20min；随后将得到的混合溶液升温至60℃；让混合溶 液在氮气气氛下恒温反应2h，得到PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球；将所 述PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球用去离子水洗涤20次后在60℃的真空干 燥箱中干燥26h至恒重，得到粒径为20μm的PMMA-PAA-PDCPA共聚物 微球。
步骤2、制备自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相。将磷酸四钙、无水磷 酸氢钙与所述步骤1中制得的PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球按质量百分 数，由15％的磷酸四钙、15％的无水磷酸氢钙和70％的PMMA-PAA-PDCPA 共聚物微球组成自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相成分；
步骤3、将步骤2得到的自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相按固液比为 1g:1.5ml与液相成分蒸馏水均匀混合搅拌20min，将骨水泥注射后固化，得 到自膨胀复合骨水泥。
实施例2
步骤1，PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球的制备：
采用溶液聚合法制备PMMA-PAA-PDCPA共聚物：甲基丙烯酸甲酯 (MMA)和丙烯酸(AA)使用前加入1.5wt％对苯二酚减压蒸馏除去阻聚剂。 反应在四口烧瓶中进行，四口烧瓶中四个口分别连接氮气、磁力搅杆、冷凝 管、温度计；分别取减压蒸馏后的甲基丙烯酸甲酯(MMA)19.589％、丙烯 酸(AA)4.700％，无水磷酸氢钙(DCPA)0.061％，交联剂N,N亚甲基双 丙烯酰胺(MBA)0.972％，分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)1.214％，引发剂 偶氮二异丁腈(AIBN)0.243％，去离子水73.221％，总计100％；
将MMA、AA和DCPA、交联剂MBA溶液，分散剂PVP溶液，引发 剂AIBN溶液，依次加入四口烧瓶中均匀混合，将得到的混合溶液连续搅拌 并加热到55℃反应60min；随后将得到的混合溶液升温至80℃；让混合溶 液在氮气气氛下恒温反应4h，得到PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球；将所 述PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球用去离子水洗涤30次后在80℃的真空干 燥箱中干燥30h至恒重，得到粒径为50μm的PMMA-PAA-PDCPA共聚物 微球。
步骤2、制备自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相：将磷酸四钙、无水磷 酸氢钙与所述步骤1中制得的PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球按质量百分 数，由35％的磷酸四钙、35％的无水磷酸氢钙和30％的PMMA-PAA-PDCPA 共聚物微球组成自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相成分；
步骤3、将步骤2得到的自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相按固液比为 1g:7.2ml与液相成分生理盐水均匀混合搅拌90min，将骨水泥注射后固化， 得到自膨胀有机/无机复合骨水泥。
实施例3
步骤1，PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球的制备：
采用溶液聚合法制备PMMA-PAA-PDCPA共聚物：甲基丙烯酸甲酯 (MMA)和丙烯酸(AA)使用前加入1wt％对苯二酚减压蒸馏除去阻聚剂。 反应在四口烧瓶中进行，四口烧瓶中四个口分别连接氮气、磁力搅杆、冷凝 管、温度计；分别取减压蒸馏后的MMA12.606％、AA10.012％，无水磷酸 氢钙(DCPA)0.213％，交联剂N,N亚甲基双丙烯酰胺(MBA)1.215％，分 散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)1.671％，引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)0.425％， 去离子水73.858％，总计100％；
将MMA、AA和DCPA、交联剂MBA溶液，分散剂PVP溶液，引发 剂AIBN溶液，依次加入四口烧瓶中均匀混合，将得到的混合溶液连续搅拌 并加热到45℃反应30min；随后将得到的混合溶液升温至70℃；让混合溶 液在氮气气氛下恒温反应4h，得到PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球；将所 述PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球用去离子水洗涤25次后在70℃的真空干 燥箱中干燥26h至恒重，得到粒径为40μm的PMMA-PAA-PDCPA共聚物 微球。
步骤2、制备自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相：将磷酸四钙、无水磷 酸氢钙与所述步骤1中制得的PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球按质量百分 数，由25％的磷酸四钙、25％的无水磷酸氢钙和50％的PMMA-PAA-PDCPA 共聚物微球组成自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相成分；
步骤3、将步骤2得到的自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相按固液比为 1g:4.5ml与液相成分血清均匀混合搅拌40min，将骨水泥注射后固化，得到 自膨胀有机/无机复合骨水泥。
实施例4
步骤1，PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球的制备：
采用溶液聚合法制备PMMA-PAA-PDCPA共聚物：甲基丙烯酸甲酯 (MMA)和丙烯酸(AA)使用前加入0.5wt％对苯二酚减压蒸馏除去阻聚剂。 反应在四口烧瓶中进行，四口烧瓶中四个口分别连接氮气、磁力搅杆、冷凝 管、温度计；分别取减压蒸馏后的MMA14.434％、AA8.241％，无水磷酸氢 钙(DCPA)0.162％，交联剂N,N亚甲基双丙烯酰胺(MBA)1.334％，分散 剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)1.518％，引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)0.364％， 去离子水73.947％，总计100％；
将MMA、AA和DCPA、交联剂MBA溶液，分散剂PVP溶液，引发 剂AIBN溶液，依次加入四口烧瓶中均匀混合，将得到的混合溶液连续搅拌 并加热到45℃反应40min；随后将得到的混合溶液升温至65℃；让混合溶 液在氮气气氛下恒温反应2.5h，得到PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球；将所 述PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球用去离子水洗涤27次后在65℃的真空干 燥箱中干燥27h至恒重，得到粒径为35μm的PMMA-PAA-PDCPA共聚物 微球。
步骤2、制备自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相：将磷酸四钙、无水磷 酸氢钙与所述步骤1中制得的PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球按质量百分 数，由20％的磷酸四钙、20％的无水磷酸氢钙和60％的PMMA-PAA-PDCPA 共聚物微球组成自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相成分；
步骤3、将步骤2得到的自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相按固液比为 1g:5.8ml与液相成分血液均匀混合搅拌70min，将骨水泥注射后固化，得到 自膨胀有机/无机复合骨水泥。
实施例5
步骤1，PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球的制备：
采用溶液聚合法制备PMMA-PAA-PDCPA共聚物：甲基丙烯酸甲酯 (MMA)和丙烯酸(AA)使用前加入0.7wt％对苯二酚减压蒸馏除去阻聚剂。 反应在四口烧瓶中进行，四口烧瓶中四个口分别连接氮气、磁力搅杆、冷凝 管、温度计；分别取减压蒸馏后的MMA13.076％、AA9.502％，无水磷酸氢 钙(DCPA)0.213％，交联剂N,N亚甲基双丙烯酰胺(MBA)1.225％，分散 剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)1.623％，引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)0.357％， 去离子水74.004％，总计100％；
将MMA、AA和DCPA、交联剂MBA溶液，分散剂PVP溶液，引发 剂AIBN溶液，依次加入四口烧瓶中均匀混合，将得到的混合溶液连续搅拌 并加热到50℃反应50min；随后将得到的混合溶液升温至75℃；让混合溶 液在氮气气氛下恒温反应3h，得到PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球；将所 述PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球用去离子水洗涤29次后在75℃的真空干 燥箱中干燥29h至恒重，得到粒径为45μm的PMMA-PAA-PDCPA共聚物 微球。
步骤2、制备自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相：将磷酸四钙、无水磷 酸氢钙与所述步骤1中制得的PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球按质量百分 数，由22.5％的磷酸四钙、22.5％的无水磷酸氢钙和55％的 PMMA-PAA-PDCPA共聚物微球组成自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相成 分；
步骤3、将步骤2得到的自膨胀有机/无机复合骨水泥的固相按固液比为 1g:6.45ml与液相成分稀酸均匀混合搅拌55min，将骨水泥注射后固化，得到 自膨胀有机/无机复合骨水泥。
实施例中复合骨水泥的吸水倍率、膨胀倍率、抗压强度与传统有机/无机 骨水泥相比测试结果如下：
Figure BDA0002425636160000131
由上表可以看出，与传统PMMA骨水泥和磷酸钙(CPC)骨水泥相比， 本发明制备的自膨胀有机/无机复合骨水泥因PMMA-PAA-PDCPA共聚物微 球的引入，其吸水倍率和体积变化率均有明显的提升，且力学性能相比于传 统CPC骨水泥有所增加。总而言之，本发明所制备的自膨胀有机/无机复合 骨水泥具有较高的吸水膨胀倍率，较好的力学性能，有望成为一种有前景的 临床应用骨水泥。

Claims (4)

1.一种自膨胀复合骨水泥，其特征在于，固相成分和液相成分按照质量体积比为1g:1.5ml～1g:7.2ml混合搅拌20min～90min而成；按质量百分数，固相的原料组成为：聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球30％～70％，无水磷酸氢钙15％～35％，磷酸四钙15％～35％，以上各组分的质量百分比总和为100％；骨水泥液相为蒸馏水、血液、生理盐水、稀酸、血清、磷酸盐溶液中的任意一种；
所述的自膨胀复合骨水泥的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1、制备聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球；具体包括以下步骤：
步骤1.1、分别量取甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸并分别向其中加入0.1wt％～1.5wt％对苯二酚，进行减压蒸馏；
步骤1.2、分别按比例量取所述步骤1.1中减压蒸馏后的甲基丙烯酸甲酯5.622％～19.589％，丙烯酸4.700％～15.323％，无水磷酸氢钙0.061％～0.364％，交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.972％～1.457％，分散剂聚乙烯吡咯烷酮1.214％～2.127％，去离子水73.221％～74.5％，引发剂偶氮二异丁腈0.243％～0.607％，以上各组分的质量百分比总和为100％；
步骤1.3、将所述步骤1.2中称量好的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、无水磷酸氢钙、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺、分散剂聚乙烯吡咯烷酮、引发剂偶氮二异丁腈和去离子水，依次加入四口烧瓶中均匀混合，四口烧瓶中的四个口分别连接氮气、磁力搅杆、冷凝管和温度计，将得到的混合溶液连续搅拌并加热到35℃～55℃反应20min～60min；
步骤1.4、随后将步骤1.3中得到的混合溶液升温至60℃～80℃，让混合溶液在氮气气氛下恒温反应2h～4h，得到聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物；
步骤1.5、将所述步骤1.4中得到的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物用去离子水洗涤后在60～80℃的真空干燥箱中干燥至恒重，最后将其过筛获得聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球；
步骤2、制备自膨胀复合骨水泥的固相：将磷酸四钙、无水磷酸氢钙与所述步骤1中制得的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球根据需要按比例混合均匀，得到自膨胀复合骨水泥的固相；
步骤3、将所述步骤2得到的自膨胀复合骨水泥的固相按固液比为1g:1.5ml～1g:7.2ml与液相成分均匀混合搅拌20min～90min，将骨水泥注射后固化，得到自膨胀复合骨水泥。
2.根据权利要求1中所述的一种自膨胀复合骨水泥，其特征在于，固相的原料组成为：聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球2.7g～6.3g，无水磷酸氢钙1.35g～3.15g，磷酸四钙1.35g～3.15g；骨水泥液相为蒸馏水、血液、生理盐水、稀酸、血清、磷酸盐溶液中的任意一种，液相的量为13.50ml～64.8ml。
3.根据权利要求1中所述的一种自膨胀复合骨水泥，其特征在于，所述步骤1.5中得到的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球在去离子水中洗涤20～30次，干燥时间为26h～30h。
4.根据权利要求1中所述的一种自膨胀复合骨水泥，其特征在于，所述步骤1.5中得到的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-无水磷酸氢钙共聚物微球粒径在20～50μm之间。
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