可形成復合骨水泥的組合物及由其形成的骨水泥的制作方法

本發明屬于醫療器械領域，具體涉及一種可形成復合骨水泥的組合物及由其形成的骨水泥。

背景技術：

骨水泥是一種廣泛用于骨科手術的醫用材料，骨水泥通常由粉劑和液相兩部分組成，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生物陶瓷骨水泥、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥、磷酸鈣骨水泥和羥基磷灰石骨水泥等。

目前，臨床應用最廣泛的是聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)骨水泥。傳統的聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)骨水泥盡管有較好的力學性能，可以用于承重部分的骨修復植入，而且與植入材料有較強的結合力，但是它不能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等。上述缺陷限制了PMMA骨水泥作為治療骨質疏松填充材料的應用范圍。而且固化之后，PMMA材料基體較為致密，表面沒有氣孔，從而不利于組織的長入，骨整合性能較差。因此，如何改良PMMA骨水泥，使其既保留其優良的力學性能，又使其能促進骨組織生長，增大與宿主骨細胞之間的結合力；降低其固化過程中的最高固化溫度；和/或改善PMMA材料沒有氣孔，不利于組織長入的缺陷是本領域的重要研究課題。

研究表明，要在人工替代材料與天然骨組織間建立一種強的化學鍵合，就要在材料與骨間形成類骨過渡層，即與骨組織成分(鈣磷)相似。磷灰石材料，如磷酸鈣陶，羥基磷灰石、磷酸三鈣與含磷溶液接觸，可以在骨組織表面生成可以類骨無機成分，從而與骨骼形成牢固的化學鍵合。磷灰石類骨修復材料具有優異的生物活性和骨傳導性能，能夠修復受損骨骼，具有優異的骨修復性能。

鍶羥基磷灰石(Sr-HA)是在羥基磷灰石的基礎上，用鍶取代羥基磷灰石結構中鈣的位置制備而成。與傳統的磷灰石相比，鍶羥基磷灰石不僅具有生物活性，骨傳導性和骨修復性能，而且具有更優異的成骨能力，能夠作為骨質疏松的治療藥物。鍶(Sr)在人體內的骨骼代謝過程中有著雙重作用，能夠刺激新骨生成的同時抑制破骨吸收。鍶(Sr)從鍶羥基磷灰石基體中緩慢釋放進入局部骨缺損部位，促進成骨修復，抑制破骨吸收，可以獲得更好的骨修復性能。

海洋生物資源是一個十分巨大，有待深入開發的生物資源。深海金槍魚就是其中的一類典型代表。金槍魚魚骨含有豐富的鈣質和磷質資源，其礦物質及微量元素測定結果表明，金槍魚魚骨不僅含有大量的鈣和磷，還含有其它多種能有效促進成骨的微量元素如鍶、硼、鋅、硅、鈉、鎂、銅、鐵等，且鍶的含量遠遠高于在陸生動物。鈣磷元素是骨骼、牙齒及軟骨組織的重要成分，鈉、鎂、鋅和鐵亦有助于提高人體免疫、維持正常細胞代謝及參與合成血紅蛋白等。而鍶則是骨骼代謝的重要微量元素，具有較強的成骨能力，能夠治療骨質疏松。金槍魚源于深海，受到的污染很少，幾乎不含有毒物質如重金屬元素As、Pb、Hg和Cd等，具有優異的使用安全性。因此，以深海金槍魚為研究基礎，對深海金槍魚魚骨這一類遠洋漁業廢棄物進行深加工，獲得了主要成分為鍶羥基磷灰石的天然生物活性海洋無機礦物，深海金槍魚魚骨粉。研究發現，通過煅燒深海金槍魚魚骨獲得的深海金槍魚魚骨粉比合成的鍶活性物質具有更強的成骨細胞分化及增殖的能力。

CN104841016A公開了一種金槍魚魚骨粉材料及其制備方法和應用，該案表明由其方法制備得到的金槍魚魚骨粉材料對成骨細胞增殖效果好，是一種優良的生物活性材料，具有較強的促成骨能力。

技術實現要素：

有鑒于現有PMMA骨水泥的缺陷，本發明的主要目的在于提供一種可形成復合骨水泥的組合物及由其形成的復合骨水泥，以有效解決上述問題中的至少一方面。

如前所述，金槍魚魚骨粉是一種優良的生物活性材料，具有較強的促成骨能力的材料，因而，如果能將金槍魚魚骨粉引入PMMA骨水泥中，開發新型復合骨水泥，將會有著傳統的PMMA骨水泥所無法比擬的優勢，如生物活性，骨傳導和誘導成骨的作用、射線不透性以及與骨組織良好的骨整合性能。

發明人在實驗中按CN104841016A制備得到金槍魚魚骨粉材料，試圖將其與PMMA混合制備復合材料，然而實驗中發現金槍魚魚骨粉材料無法在PMMA中均勻混合。

經過反復的工藝探索和驗證，在大量的實驗工作后，發明人采用透明質酸，并將其與金槍魚魚骨粉形成微球，有效解決了該技術問題，本發明首先利用金槍魚魚骨粉和透明質酸做成了微球，其中，金槍魚魚骨粉包裹于透明質酸，這一微球包裹工藝能夠在金槍魚魚骨粉和PMMA之間建立一層透明質酸過渡層，成功使得金槍魚魚骨粉與PMMA的均勻混合。

為此，一方面，本發明提供一種可形成復合骨水泥的組合物，其中，所述組合物包含形成聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)骨水泥的組合物，及金槍魚魚骨粉/透明質酸微球；以所述可形成復合骨水泥的組合物的總重量為100％計，其包括質量分數為8％～60％的金槍魚魚骨粉/透明質酸微球，例如包括10％～50％、15％～45％、20％～40％、25％～35％或25％～30％等的金槍魚魚骨粉/透明質酸微球；

所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球是以金槍魚魚骨粉與透明質酸為原料制備得到的微球，其中，以金槍魚魚骨粉與透明質酸的總重量為100％計，所述金槍魚魚骨粉的質量分數為30％～70％，例如40％～60％、50％～60％等；所述透明質酸的質量分數為30％～70％，例如40％～60％、50％～60％等；

優選地，所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球的粒徑為30μm～500μm，例如40μm～400μm、60μm～350μm、100μm～250μm、100μm～200μm、160μm～180μm等。

本發明所述金槍魚魚骨粉是由金槍魚的魚骨制備得到的魚骨粉，包括但不限于CN104841016A公開的技術方案得到金槍魚魚骨粉材料。

本發明所述形成聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)骨水泥的組合物為現有的形成聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的組合物，如前所述，該組合物通常包括固相粉劑及固化液，固相粉劑中通常包括聚甲基丙烯酸甲酯，固化液中通常包括甲基丙烯酸甲酯。

本發明所用透明質酸是一種酸性粘多糖。透明質酸以其獨特的分子結構和理化性質在機體內顯示出多種重要的生理功能，如潤滑關節，調節血管壁的通透性，調節蛋白質，水電解質擴散及運轉，促進創傷愈合等。將本發明組合物形成骨水泥，并將其注入體內后，所用透明質酸在體內后被降解和吸收后會原位留下孔隙，有利于細胞和組織的長入，保證材料能夠與宿主骨形成更好的絞索嵌頓。

本發明可形成復合骨水泥的組合物是在現有形成聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥組合物的基礎上加入了金槍魚魚骨粉/透明質酸微球。金槍魚魚骨粉的添加，賦予了復合骨水泥良好的生物活性，植入人體后能夠增強復合骨水泥與宿主骨的結合，具有較好的骨整合性能；透明質酸的添加，使得復合骨水泥植入體內后能夠原位形成孔隙，有利于細胞和組織的長入。金槍魚魚骨粉不僅含有鈣和磷，還含有其它多種能有效促進成骨的微量元素如鍶、鋅、硅、鈉、鎂、銅、鐵等，且鍶的含量較高，能有效地誘導骨生長。植入體內后，除了能夠釋放出鍶(Sr)、鈣(Ca)、磷(P)等骨骼代謝重要元素外，鎂、硅等多種有效促進成骨的微量元素也會以離子形式析出，可以刺激骨細胞的生長，具有較好的骨修復效果；金槍魚魚骨粉能夠有效地吸附蛋白和細胞，并轉化為骨組織的一部分。同時本發明實驗表明由所述組合物形成的復合骨水泥還具有與骨骼相匹配的力學強度，綜合了金槍魚魚骨粉、透明質酸和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的性能，從而在促進骨修復方面達到了更為良好的效果。

除特別注明外，本發明所述比例或分數均是指質量比例或質量分數。

優先地，作為本發明的一具體實施方式，以本所述可形成復合骨水泥的組合物的總重量為100％計，前述形成聚甲基丙稀酸甲酯骨水泥的組合物包括質量分數為6.4％～59.625％的聚甲基丙烯酸甲酯粉體，例如10％～55％、15％～50％、20％～45％、25％～40％、30％～40％等；質量分數為0.2％～3％的聚合引發劑，例如0.5％～2.5％、0.8％～2.0％、1.0％～1.5％等；質量分數為24.25％～59.94％甲基丙烯酸甲酯，例如25％～55％、30％～50％、35％～45％、40％～45％等；及質量分數為0.025％～1.8％的聚合物活化劑，例如0.05％～1.5％、0.10％～1.2％、0.5％～1.5％、0.5％～1.0％等；

優選地，所述聚甲基丙烯酸甲酯粉體的粒徑為40μm～80μm，例如40μm～60μm、50μm～70μm、60μm～80μm等；

優先地，所述聚合引發劑包括過氧化二苯甲酰；所述聚合活化劑包括N,N-二甲基對甲苯胺；

選擇性地，所述組合物還包括藥物，優選地，所述藥物包括抗生素藥粉，例如硫酸慶大霉素或利福平藥粉；優選地，每1g所述固相粉劑裝載2～300mg的藥物。

將上述組合物配制形成復合骨水泥或漿體可使其生物力學強度、生物活性、生物相容性、可注射性及凝固時間達到優良的平衡。此外，本發明意外發現，由上述組合物形成的復合骨水泥漿體的最高固化溫度明顯降低，大大減輕了骨水泥應用過程中對周圍組織及脊髓的損傷。

本發明組合物各組分的量優先控制在前述范圍內，可使得由所述組合物形成的骨水泥漿體及由其形成的骨水泥的多種性能達到優良的平衡。例如金槍魚魚骨粉/透明質酸微球優先控制在前述范圍內，當其加入量過多會影響復合骨水泥的力學性能反而不能應用于骨修復領域。PMMA的加入量同樣優先控制在前述范圍內，雖然單純的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥具有一定的生物相容性和較高的力學性能，但PMMA加入量過高會影響復合骨水泥的生物活性。又例如單體MMA、聚合引發劑及聚合活化劑的加入量優選控制在前述范圍內。單體MMA和PMMA共聚實現自固化過程中，需要聚合引發劑和聚合活化劑的參與。當組分中的聚合引發劑和聚合活化劑含量不恰當時，發明的可注射的復合骨水泥漿體或者固化速度過快或者固化速度過慢。固化速度過快，在操作過程中，使用者不能及時的將骨水泥植入體內；固化速度過慢時，未完全固化的骨水泥漿體容易被血流或者體液沖散，引發栓塞，對患者造成生命危險，因此恰當的組成設計使得可注射的復合骨水泥漿體有著最優的臨床使用理化性能也是本發明的技術難點。通過各組分加入量的調節，使得由本發明所述組合物形成的復合水泥不僅具有良好的生物力學強度，還具有良好的生物活性與生物相容性，所得復合骨水泥基體中的金槍魚魚骨粉在體內能釋放出骨骼生長促進元素如鍶、鈣、磷等，且可放射造影，無需加入額外顯影劑(如硫酸鋇、氧化鋯等)，有著更安全的使用性能。

根據本發明的具體實施方式，在本發明所述組合物中，所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球是按如下方法制備得到：

(a)形成含所述金槍魚魚骨粉與所述透明質酸的水溶液，優選在30℃～50℃下形成該水溶液；

(b)對步驟(a)所得水溶液在100～150℃溫度范圍內進行噴霧干燥，以制得所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球；

優選地，通過調節溶液的濃度和噴嘴的尺寸控制微球的尺寸。

基于上文敘述，本發明亦可提供一種可形成復合骨水泥的組合物，其中，該組合物包括固相粉劑及固化液；以固相粉劑及固化液重量之和為100％計，所述固相粉劑的質量分數為40％～75％，例如45％～70％、50％～65％、55％～60％等；所述固化液的質量分數為25％～60％，例如30％～60％、35％～55％、40％～50％、45％～50％等；

以所述固相粉劑的重量為100％計，其包括質量分數為20％～80％的金槍魚魚骨粉/透明質酸微球，例如30％～70％、40％～60％、50％～60％的金槍魚魚骨粉/透明質酸微球；

所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球是以金槍魚魚骨粉與透明質酸為原料制備得到的微球，其中，以金槍魚魚骨粉與透明質酸的總重量為100％計，所述金槍魚魚骨粉的質量分數為30％～70％，例如40％～60％、50％～60％等；所述透明質酸的質量分數為30％～70％，例如40％～60％、50％～60％等；

優選地，所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球的粒徑為30μm～500μm，例如40μm～400μm、60μm～350μm、100μm～250μm、100μm～200μm、160μm～180μm等；

選擇性地，所述固相粉劑還包括藥物，優選地，所述藥物包括抗生素藥粉，例如硫酸慶大霉素或利福平藥粉；優選地，每1g所述固相粉劑裝載2～300mg的藥物；

優選地，所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球是按如下方法制備得到：

(a)形成含所述金槍魚魚骨粉與所述透明質酸的水溶液；

(b)對步驟(a)所得水溶液在100～150℃溫度范圍內進行噴霧干燥，以制得所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球；

優選的，通過調節溶液的濃度和噴嘴的尺寸控制微球的尺寸。

作為本發明的一具體實施方式，以所述固相粉劑的重量為100％計，其還包括質量分數為16％～79.5％的聚甲基丙烯酸甲酯粉體，例如20％～75％、25％～70％、30％～65％等的聚甲基丙烯酸甲酯粉體；及質量分數為0.5％～4％的聚合引發劑，例如0.5％～3.5％、1.0％～3.0％、1.5％～2.5％等的聚合引發劑；

優選地，所述聚甲基丙烯酸甲酯粉體的粒徑為40μm～80μm，例如40μm～60μm、50μm～70μm、60μm～80μm等；

優選地，所述聚合引發劑包括過氧化二苯甲酰。

當控制所述固相粉劑在所述組合物中的質量百分數為40％～75％，所述固化液的質量分數為25％～60％；所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球在固相粉劑中的質量百分數為20％～80％，所述聚甲基丙烯酸甲酯在固相粉劑中的質量百分數為16％～79.5％，所述的聚合引發劑在固相粉劑中的質量百分數為0.5％～4％時，可實現前述各性能的優良平衡。

作為本發明的一具體實施方式，以所述固化液的重量為100％計，其包括質量分數為97％～99.9％的甲基丙烯酸甲酯，及質量分數為0.1％～3％的聚合活化劑；

優選地，所述聚合活化劑包括N,N-二甲基對甲苯胺。

另一方面，本發明提供一種復合骨水泥漿體，其是將本發明前述組合物中所述形成聚甲基丙稀酸甲酯骨水泥的組合物，及相應技術方案中所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球混合可形成復合骨水泥的組合物制成可注射的復合骨水泥漿體；或

其是將本發明所述的可形成復合骨水泥的組合物制成可注射的復合骨水泥漿體；其中，在相應技術方案中，所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球、所述聚甲基丙烯酸甲酯粉體及所述聚合引發劑以粉劑的形式加入，所述甲基丙烯酸甲酯及所述聚合物活化劑以液劑的形式加入；或

其是將本發明所述可形成復合骨水泥的組合物中的所述固相粉劑與所述的固化液混合，形成可注射的復合骨水泥漿體。

優選地，上述混合的時間均為1～2min。

再一方面，本發明提供一種復合骨水泥，其是本發明所述的復合骨水泥漿體固化5～25min得到的。漿體中各組分發生聚合反應生成所述復合骨水泥。

由上可知，本發明提供了一種可注射的復合骨水泥漿體以及由其形成的復合骨水泥，形成所述可注射的復合骨水泥漿體的原料可包括固相粉劑和固化液，固相粉劑和固化液通過聚合反應得到復合骨水泥。

作為本發明的一具體實施方式，復合骨水泥漿體及復合骨水泥的制備方法包括如下步驟：

(1)固相粉劑的制備

金槍魚魚骨粉的制備：

將金槍魚魚骨洗凈，粉碎后，經逐步升溫法，高溫煅燒魚骨，將溫度調控到850℃，逐步快速將有機相揮發，殘留無機成分；

此步驟的關鍵點在于通過溫度的調控，控制魚骨無機相的結晶度，以防止無機晶體相隨溫度升高而導致的晶粒長大，進而影響降解速率。燒結后的魚骨粉利用振動粉碎機、氣流粉碎機、振動分篩機等設備進一步粉碎和分級，獲得金槍魚魚骨粉粉末；

金槍魚魚骨粉/透明質酸微球的制備

將透明質酸溶于水，40℃恒溫磁力攪拌1～3小時混合均勻，然后將制備的金槍魚魚骨粉逐漸加入透明質酸溶液中，再次40℃恒溫磁力攪拌2～5小時，待混合均勻后，利用噴霧干燥器干燥造粒，制備金槍魚魚骨粉/透明質酸微球，其中微球的尺寸通過調節溶液的濃度和噴嘴的尺寸控制；

將金槍魚魚骨粉/透明質酸微球、聚甲基丙烯酸甲酯粉體、聚合引發劑混合，得到固相粉劑；其中，所述聚合引發劑包括過氧化二苯甲酰；所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球在固相粉劑中的質量百分含量為20％～80％，所述聚甲基丙烯酸甲酯粉體在固相粉劑中的重量百分含量為16％～79.5％，所述的聚合引發劑在固相粉劑中的重量百分含量為0.5％～4％；

(2)固化液的制備：

將聚合活化劑加入液態甲基丙烯酸甲酯中，混合均勻，得到固化液，其中，所述聚合活化劑包括N,N-二甲基對甲苯胺；

(3)可注射的復合骨水泥漿體的配制：

按照所述固相粉劑占所述固相粉劑及所述固化液重量總重的質量百分數為40％～75％，所述固化液占所述固相粉劑及所述固化液重量總重的質量百分數為20％～60％，將上述制得的固相粉劑和固化液進行混合，形成可注射的復合骨水泥漿體。

所述復合骨水泥是通過步驟(3)得到所述的可注射的復合骨水泥漿體后，使其固化5min～25min得到的。

優選地，步驟(1)中，所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球的粒徑為30μm～500μm。

優選地，步驟(1)中，所述聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉體的粒徑為40μm～80μm。

優選地，所述固相粉劑還包括藥物粉體。當將藥物粉體添加到固相粉劑中，得到混合固相。所述藥物粉體包括但不限于硫酸慶大霉素、利福平等抗生素藥物。優選地，所述藥物粉體的裝載量為1g固相粉劑裝載2mg～300mg的藥物粉體，此處固相粉劑是指未包含藥物粉體。

優選地，步驟(2)中，所述甲基丙烯酸甲酯(MMA)在所述固化液中的重量百分含量為97％～99.9％。

優選地，步驟(2)中，所述聚合活化劑在所述固化液中的重量百分含量為0.1％～3％。

優選地，步驟(3)中，所述混合的時間為1min～2min。

本發明提供的可注射的復合骨水泥漿體的制備方法，所述固相粉末與所述固化液在混合初期，得到的為糊狀漿體，這種糊狀漿體具有可塑性和可注射性，并且由于甲基丙烯酸甲酯單體在聚合活化劑、聚合引發劑的作用下進行自由基聚合反應，得到聚甲基丙烯酸甲酯的聚合體，所述糊狀漿體可自行固化，形成具有一定機械強度和骨修復能力的固態物，所述固態物是以聚合反應形成的聚甲基丙烯酸甲酯作為基體，所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球均勻地分散于所述基體的內部和表面，即得到復合骨水泥。

通過調節所述固相粉末與所述固化液的組成，可制備出良好力學性能且同時具有良好的生物活性、骨傳導和修復能力的所述復合骨水泥或其漿體。所述復合骨水泥的制備方法簡單易操作，塑形方便、聚合溫度低，便于應用，該復合骨水泥同時具備了金槍魚魚骨粉、透明質酸和PMMA的優異性能。

再一方面，本發明提供本發明所述的組合物，或所述復合骨水泥漿體，或所述復合骨水泥在制備骨修復材料中的應用；優選地，所述骨修復材料包括骨組織的填充材料和/或支架材料。

優選地，所述應用包括如下步驟：

按前述步驟(1)～(3)制備得到可注射的復合骨水泥漿體，然后將所得可注射的復合骨水泥漿體立即灌入醫用注射器，注射到待修復骨組織部位。本發明復合骨水泥的應用方式簡單，簡化了骨手術操作，便于減少患者的痛苦。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

(a)本發明是對遠洋金槍魚捕撈工業的廢棄物，金槍魚魚骨進行深加工，附加值高，不僅可以促進水產加工廢棄物的綜合利用、提高產值，而且還可以減少對環境的污染，具有較好的生態環境價值。

(b)本發明提供的復合骨水泥組合物是在聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥基礎上加入了促進骨生長的金槍魚魚骨粉/透明質酸微球，綜合了金槍魚魚骨粉、透明質酸和PMMA的性能，制得的復合骨水泥具有優異的生物活性、生物相容性、骨整合性能，可作為骨修復和治療一體化的復合組織工程支架。

(c)與傳統的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥相比，本發明的復合骨水泥具有明顯降低的最高固化溫度，從而避免了傳統的PMMA固化過程中的熱釋放對宿主組織造成的熱損傷。

(d)與傳統的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥相比，本發明的復合骨水泥的抗壓強度明顯的低于傳統的PMMA骨水泥，但卻能夠更加匹配骨骼的力學強度，能夠有效地降低傳統的PMMA骨水泥對骨組織的力學屏蔽效應。

(e)與傳統的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥相比，本發明的復合骨水泥植入體內后，材料基體中的透明質酸被降解和吸收后，能夠原位形成孔隙，從而有利于細胞和組織長入材料基體，從而保證材料能夠與宿主骨形成更好的絞索嵌頓。

(f)本發明提供的復合骨水泥的制備方法簡單易操作，塑形方便、聚合溫度低，便于應用。

(g)本發明所述復合骨水泥還能負載藥物，可以進一步提高其在骨修復材料中的應用效果，其應用方式簡單，簡化了骨手術操作，便于減少患者的痛苦。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1a、圖1b分別為本發明實施例中制備出的金槍魚魚骨粉的微觀形貌和XRD圖譜；

圖2為本發明實施例1中所用的PMMA粉末微觀形貌和顆粒大小；

圖3為本發明實施例1中所制備得到的金槍魚魚骨粉/透明質酸微球的微觀形貌和大小；

圖4為本發明實施例1中復合骨水泥與對照組骨水泥的抗壓強度測試結果圖；

圖5為本發明實施例1中復合骨水泥與對照組骨水泥的固化過程中最高固化溫度結果圖；

圖6為本發明實施例1中復合骨水泥與空白組、對照組的骨水泥的細胞毒性實驗結果圖；

圖7為本發明實施例2中可注射的復合骨水泥漿體的可注射性測試結果圖，其中橫坐標為固相粉劑與固化液的質量比；

圖8為本發明實施例3中可注射的復合骨水泥漿體的凝固時間測試結果圖，其中橫坐標為固相粉劑與固化液的質量比；

圖9為本發明實施例1制得的復合骨水泥負載硫酸慶大霉素后的體外藥物釋放曲線。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明以下實施例中，所述聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉體是采用懸浮聚合法制備，但不限于此。具體地，包括以下步驟：

在高速攪拌下，將0.5克PVA加入蒸餾水中，一段時間后加入0.5克過氧化二苯甲酰(BPO)，然后加入50毫升甲基丙烯酸甲酯(MMA)和10毫升丙烯酸甲酯(MA)單體，升溫至70℃，保溫20～30min；繼續升溫至80℃，保溫60～70min，再升溫至98℃，保溫30min。將所得懸浮液體倒入燒杯中靜置，除去上層母液，用蒸餾水反復洗滌過濾。然后將洗滌過濾后的產物置于40℃的烘箱中干燥，干燥后研磨過篩，得到顆粒范圍為40～80μm的白色PMMA粉體。

本發明以下實施例中，所述金槍魚魚骨粉材料是高溫煅燒法制備，但不限于此。具體地，包括以下步驟：

將金槍魚魚骨洗凈，粉碎后，經逐步升溫法，高溫煅燒魚骨。將溫度調控到850℃，逐步快速將有機相揮發，殘留無機成分。此步驟的關鍵點在于通過溫度的調控，控制魚骨無機相的結晶度，以防止無機晶體相隨溫度升高而導致的晶粒長大，進而影響降解速率。燒結后的魚骨粉利用振動粉碎機、氣流粉碎機、振動分篩機等設備進一步粉碎和分級，選取顆粒直徑位于10～20μm的金槍魚魚骨粉粉末，所得金槍魚魚骨粉粉末的微觀形貌和XRD圖譜分別如圖1a及圖1b所示。

本發明以下實施例中，所述金槍魚魚骨粉/透明質酸微球是噴霧干燥法制備，但不限于此。具體地，包括以下步驟：

將4g透明質酸溶于40g水，40℃恒溫磁力攪拌2小時混合均勻。然后將6g按上述方法制備的金槍魚魚骨粉逐漸加入透明質酸溶液中，再次40℃恒溫磁力攪拌3小時，待混合均勻后，在120℃條件下，利用噴霧干燥器干燥造粒，制備粒徑為30～500μm的金槍魚魚骨粉/透明質酸微球，其中金槍魚魚骨粉的質量百分比為60％，透明質酸的質量百分數為40％。

實施例1

本實施例提供可形成復合骨水泥的組合物及由其形成的骨水泥，具體地，可體現在下述復合骨水泥或其漿體的制備方法中，該方法包括如下步驟：

選取按前述方法制備得到的粒徑為40～60μm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉體，PMMA粉體的微觀形貌和顆粒大小見圖2。選取按前述方法制備得到的天然金槍魚魚骨粉/透明質酸微球，其中金槍魚魚骨粉的質量百分比為60％，粒徑為約150μm，其微觀形貌見圖3所示。將上述制得的天然金槍魚魚骨粉/透明質酸微球與PMMA粉體、聚合引發劑過氧化二苯甲酰(BPO)按照30％：68％：2％的質量比混合，經消毒后得到復合骨水泥的固相粉劑；

(2)固化液的制備：

按照0.1％：99.9％的質量百分比將N,N-二甲基對甲苯胺(DMPT)和液態甲基丙烯酸甲酯(MMA)混合均勻，制備復合骨水泥的固化液；

(3)復合骨水泥的配制：

取上述制得的固相粉劑和固化液，將固相粉劑和固化液按照質量百分比為66.7％：33.3％的比例進行混合2分鐘，混合均勻后，形成可注射的復合骨水泥漿體，得到可注射的復合骨水泥漿體。

效果實施例1復合骨水泥的抗壓強度測試：

取實施例1制得的可注射的復合骨水泥漿體，將其填充于模具中固化10min，并置于37℃、濕度為99％的恒溫恒濕箱中養護一天，將得到的復合骨水泥制品作為實驗組樣品；對照組是將實施例1中所用PMMA粉體和所用固化液按照質量百分數為66.7％：33.3％的比例混合，制備得到的PMMA骨水泥(不含金槍魚魚骨粉/透明質酸微球的PMMA骨水泥)。

抗壓強度測試中所用到的實驗組、對照組樣品為高12毫米、直徑6毫米的圓柱體。利用通過電子萬能實驗機分別對樣品的抗壓強度進行檢測，壓頭速率為0.5mm/min。壓縮強度(抗壓強度)結果如圖4，實驗組骨水泥的壓縮強度為82.3±3.2MPa，對照組骨水泥的抗壓強度為94±4.5MPa。實驗組骨水泥的強度小于對照組骨水泥，更接近于骨骼的抗壓強度，另外(實驗組骨水泥的壓縮性能達到標準YY 0459-2003/ISO 5833:2002規定的該類骨水泥的最低標準(>70MPa)。

效果實施例2可注射的復合骨水泥漿體在固化過程中的最高固化溫度

取實施例1制得的可注射的復合骨水泥漿體作為實驗組樣品；對照組是將實施例1中所用PMMA粉體和所用固化液按照質量百分數為66.7％：33.3％的比例混合，制備得到PMMA骨水泥漿體(不含金槍魚魚骨粉/透明質酸微球的PMMA骨水泥漿體)。

骨水泥漿體置于聚乙烯模具中，測試環境為20℃，利用微量熱儀(Voltcraft Data-Logger K202,Conrad Electronics,Germany)測量實驗組和對照組的骨水泥漿體在固化過程中的最高固化溫度。固化過程的最高固化溫度結果如圖5，實驗組的最高固化溫度為74.38±4.13℃，而對照組PMMA骨水泥漿體(不含金槍魚魚骨粉/透明質酸微球的PMMA骨水泥漿體)的最高固化溫度為89.56±6.86℃，實驗組的最高固化溫度明顯低于對照組。

效果實施例3復合骨水泥的細胞毒性測試：

取實施例1制得的可注射的復合骨水泥漿體，將其填充于模具中固化10min，并置于37℃、濕度為99％的恒溫恒濕箱中養護一天，將得到的復合骨水泥制品作為實驗組樣品；對照組則是PMMA骨水泥(不含金槍魚魚骨粉/透明質酸微球的PMMA骨水泥)其是將實施例1所用的PMMA粉體和所用的固化液按照質量百分數為66.7％：33.3％的比例混合，制備得到的PMMA骨水泥(不含金槍魚魚骨粉/透明質酸微球的PMMA骨水泥)。

細胞毒性測試中所用到的實驗組、對照組樣品為直徑10毫米，高2毫米的圓片。所有細胞毒性測試都根據GB/T16886.5-2003選擇浸提液試驗方法，按照GB/T14233.2-2005《細胞毒性試驗》中推薦的MTT法進行試驗。具體過程如下：

(1)首先進行細胞培養：取凍存的L929成纖維細胞進行復蘇—培養—傳代—培養的過程，當細胞傳至第三代時(正常狀態下需5-6天)，對細胞消化待用。

(2)其次是浸提液準備：采用浸提液試驗方法，計算實驗組、對照組骨水泥樣品重量與表面積的轉換關系，采用DMEM細胞培養液(含15％胎牛血清)，以浸提比例6cm²/ml，37℃，24h制備實驗組、對照組的浸提液。

將配制好的密度為1×10⁴/ml的細胞懸液接種于96孔板中，每孔100μl，設置空白組(只有細胞培養液，不加浸提液)、實驗組、對照組，每組至少接種3個孔，在含5％二氧化碳條件下，37℃培養24h后，棄去培養液，空白組用細胞培養液交換，實驗組和對照組分別用各自浸提液交換。置于5％二氧化碳培養箱中37℃培養72h后，加MTT繼續培養4h，在酶標儀570nm和630nm處測定吸光度。以空白組的吸光度為標準，計算相對增殖率(RGR)，根據RGR判斷實驗組和對照組樣品的細胞毒性反應級別。細胞毒性的測試結果如圖6，與空白組相比，實驗組和對照組的細胞存活率均高于80％，這說明復合骨水泥具有較低的細胞毒性，即良好的生物相容性。

實施例2

本實施例提供可形成組合物及由其形成的骨水泥，具體地，可體現在下述復合骨水泥或其漿體的制備方法中，該方法包括如下步驟：

(1)固相粉劑的制備：

選取按前述方法制備得到的粒徑為60-80μm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉體和粒徑為40～80μm金槍魚魚骨粉/透明質酸微球。將PMMA、金槍魚魚骨粉/透明質酸微球與聚合引發劑過氧化二苯甲酰(BPO)，按照60％：39％：1％的質量比混合，經消毒后得到復合骨水泥的固相粉劑；

(2)固化液的制備：

按照1.5％：98.5％的質量百分比將N,N-二甲基對甲苯胺(DMPT)和液態甲基丙烯酸甲酯(MMA)混合均勻，制備復合骨水泥的固化液；

(3)復合骨水泥的配制：

取上述制得的固相粉劑和固化液，將固相粉劑和固化液分別按照質量百分比為40％：60％、50％：50％、60％：40％、63％：33.3％、75％：25％的比例(即質量比分別為2:3、1:1、3:2、2:1、3:1)進行混合1分鐘，混合均勻后，得到5組可注射的復合骨水泥漿體。

效果實施例4可注射的復合骨水泥漿體的可注射性測試：

取實施例2中制得的5組可注射的復合骨水泥漿體，利用醫用注射器表征可注射的復合骨水泥的可注射性能：準確稱量測試前注射器的重量M0，復合骨水泥漿體置于注射器中的重量M1，以及骨水泥漿體擠出醫用注射器后的重量M2，利用公式J％＝[(M1-M2)÷(M1-M0)]×100％來計算可注射的復合骨水泥漿體的可注射性能J％，結果見圖7。

從圖7可以看出，所有組分的復合骨水泥漿體都有良好的可注射性能。隨著復合骨水泥中固相粉劑的含量增加，復合骨水泥漿體的可注射性先逐漸增加，從80.22±3.76％(質量比2:3)增加為98.98±5.88％(質量比2:1)，隨著復合骨水泥中固相粉劑質量比的進一步增加，復合骨水泥漿體的可注射性降低，為84.16±6.97(質量比3:1)。圖7表明，可以通過調節復合骨水泥中固相粉劑和固化液的質量比，制得適合于臨床應用的可注射的復合骨水泥漿體。

實施例3

本實施例提供可形成復合骨水泥的組合物及由其形成的骨水泥，具體地，可體現在下述復合骨水泥或其漿體的制備方法中，該方法包括如下步驟：

(1)固相粉劑的制備：

選取按前述方法制備得到的粒徑為60-80μm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉體，粒徑為100～200μm的金槍魚魚骨粉/透明質酸微球和聚合引發劑過氧化二苯甲酰(BPO)，按照5％：93.5％：1.5％的質量比混合，經消毒后得到復合骨水泥的固相粉劑；

(2)固化液的制備：

按照3％：97％的質量百分比將N,N-二甲基對甲苯胺(DMPT)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)混合均勻，制備復合骨水泥的固化液；

(3)復合骨水泥的配制：

取上述制得的固相粉劑和固化液，將固相粉劑和固化液分別按照質量百分比為40％：60％、50％：50％、60％：40％、66.7％：33.3％、75％：25％的比例(即質量比分別為2:3、1:1、3:2、2:1、3:1)進行混合1分鐘，混合均勻后，混合均勻后，得到5組可注射的復合骨水泥漿體。

效果實施例6可注射的復合骨水泥漿體的凝固時間測試：

取實施例3制得的5組可注射的復合骨水泥漿體，將其填充于模具中，并置于37℃、濕度為99％的恒溫恒濕箱中養護，利用水泥稠度儀測定可注射的復合骨水泥漿體的凝固時間，結果如圖8。

從圖8可以看出，隨著固相粉劑在復合骨水泥中質量含量的增加，復合骨水泥漿體的凝固時間逐漸增加，從7.45±0.76分鐘增加至9.76±0.97分鐘。以上5組可注射的復合骨水泥都滿足標準YY 0459-2003/ISO 5833:2002規定的該類骨水泥凝固時間的最低標準。

應用實施例1

可注射的復合骨水泥用于藥物載體，承載抗菌素藥物：

(1)按照實施例1的方法制備復合骨水泥的固相粉劑和固化液；

(2)將上述制得的固相粉劑與抗生素藥物-硫酸慶大霉素混合均勻，作為混合固相，藥物的裝載量為：1g固相粉劑裝載100mg藥物。稱量4g固相粉劑與400mg抗生素藥物-硫酸慶大霉素的混合粉體，并量取2g制得的固化液，按照含有硫酸慶大霉素的固相粉劑(即混合固相)與固化液質量百分比為66.7％和33.3％進行混合，制備載藥復合骨水泥漿體，將制得的載藥復合骨水泥漿體填充到模具中，制得直徑10毫米，高2毫米的復合骨水泥圓片形試樣。

將4粒復合骨水泥圓片形試樣(平行實驗)浸泡于10ml的磷酸鹽緩沖溶液(PBS)，并置于37℃、濕度為99％的恒溫恒濕箱。隨著浸泡時間的延長，載藥復合骨水泥中的抗生素藥物-硫酸慶大霉素會逐漸釋放到PBS中，利用高性能液相色譜(HPLC)測定PBS中的藥物的累計釋放含量，藥物釋放的結果如圖9所示。

從圖9可以看出，在浸泡初期，藥物的釋放較快，浸泡5小時后，藥物釋放了初始載藥總量的23％，10小時后釋放總量為37％。隨后，藥物釋放速率逐漸減小。藥物釋放時間持續達400小時，浸泡400小時后，藥物的釋放總量為85％。因此，復合骨水泥還能作為藥物載體，藥物釋放速率適中，滿足臨床要求，從而在促進其在骨修復方面達到了更為良好的效果。

以上對本發明做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領域技術的人士能夠了解本發明的內容并加以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍，凡根據本發明的精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍內。