一种凝固时间可控的仿生骨质及其制备方法和应用
本发明属于骨修复生物材料领域，具体涉及一种凝固时间可控的仿生骨质及其制备方法和应用。
背景技术：
1、骨折、骨缺损的治疗策略主要是复位、固定、功能锻炼。临床上目前对骨折、骨缺损的固定和填充主要依靠内固定和骨填充材料，包括自体骨、同种异体骨和异种脱细胞骨等，并在机体自我再生能力下进行骨整合和修复。但是这种手术方式在后续一是需要二次手术将内固定取出，二是骨填充材料与机体的骨整合需要较长时间。因此，亟需开发一种用于即刻修复骨组织结构的新型生物医用材料用于临床骨折、骨缺损手术。
2、对于即刻骨组织修复，目前已有一些解决方案。首先，骨粘合剂被认为是一种修复皮质骨的有效方案，其可以在骨折的断端形成强大的粘合能力，恢复骨骼的生理位置，达到骨骼的支撑及应力强度。申请号为cn202310767115.2的专利发明了一种促进骨折愈合的可注射粘合剂，该发明仿生海洋藤壶生物物质侧链上的羧基能够吸收界面中的水分以打破界面与水层的结合，提高动态网络与界面的结合强度，从而提高粘合剂的粘附性能，其使得粘合剂在溶液中具有较好的粘连性能，但是相对于骨质成分差异过大，力学强度和生物安全存在问题；申请号为cn202211370224.2的发明专利发明了一种光固化的骨粘合剂，该专利将光引发剂加入骨粘合剂中，降低了骨粘合剂的固化时间，但是在粘合剂的固化过程中需要使用光照进行引发，这降低了该粘和剂的使用便捷性。其次，人工骨质也是另一种解决方案，其可以实现对天然骨组织结构的仿生，从而促进骨长入和骨整合。申请号为cn200910043405.2的发明专利公开了一种孔隙非均匀分布仿生骨质材料制造方法，以ha/ti或ha/316l复合粉为原料，在模具内通过钼片将原料粉分开形成致密层/过渡层/疏松层，常规压制得到压坯，压坯进行真空烧结得到仿生骨质，但是其成分与物理性质与骨组织差异较大，同时实现与骨组织的即刻整合；申请号为cn202210656568.3的发明专利公开了了一种基于淫羊藿苷功能化聚乳酸仿生骨质材料及其制备方法，同样存在与骨组织成分差异大的问题。
3、因此，迫切需要开发出一种成分接近骨质且可实现即刻骨修复的凝固时间可控的仿生骨质。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供一种凝固时间可控的仿生骨质及其制备方法和应用。
2、具体地，通过以下几个方面的技术方案实现了本发明：
3、在第一方面，本发明提供了一种凝固时间可控的仿生骨质，所述凝固时间可控的仿生骨质为磷酸钙盐、磷酸基有机物、仿生松质化反应剂混合反应得到的仿生骨质。
4、在一些实施例中，所述磷酸钙盐、磷酸基有机物、仿生松质化反应剂配比为0.1g-5g：0.05-3g：0.1-1ml。
5、在一些实施例中，所述磷酸钙盐、磷酸基有机物、仿生松质化反应剂配比为0.5g-2g：0.2-1g：0.2-0.5ml。
6、优选的，磷酸钙盐、磷酸基有机物、仿生松质化反应剂配比为1g：0.5g：0.35ml。
7、在一些实施例中，所述磷酸钙盐为磷酸四钙、磷酸钙、羟基磷灰石中的一种或多种的组合。
8、优选的，磷酸钙盐采用磷酸四钙。
9、在一些实施例中，所述磷酸基有机物用于整合磷酸钙盐，包括磷酸氨基酸、膦酸基羧酸、双膦酸盐中的一种或多种的组合。
10、优选的，磷酸基有机物采用磷酸氨基酸。
11、更优选的，磷酸基有机物采用磷酸丝氨酸。
12、在一些实施例中，所述仿生松质化反应剂由仿生松质化液相反应剂和仿生松质化固相反应剂混合而成。
13、液相反应剂包含柠檬酸钠和/或柠檬酸，所述液相反应剂还包含水，固相反应剂为碳酸氢钠。
14、或者，可选地，所述仿生松质化反应剂为柠檬酸钠。
15、优选的，碳酸氢钠与柠檬酸的摩尔比为3：1，其反应产物为柠檬酸钠和二氧化碳。
16、优选的，水、柠檬酸钠、柠檬酸的配比为0.2-0.5ml：0-500mg：0-400mg。
17、更优选的，水、柠檬酸钠、柠檬酸的配比为0.3-0.4ml：0-155mg：0-115mg。
18、在第二方面，本发明提供了上述第一个方面所述的凝固时间可控的仿生骨质的制备方法，包括以下步骤：
19、(1)分别称取磷酸钙盐、磷酸基有机物、碳酸氢钠，均匀混合后配置成固相组分，装入带螺纹一次性注射器中备用；
20、(2)分别称取柠檬酸和柠檬酸钠固体，加入水中配制成液相组分，装入另外一支带螺纹一次性注射器中备用；
21、(3)将步骤(1)和步骤(1)中制备的分别包含固相组分和液相组分的两只带螺纹一次性注射器使用一次性连接头进行连接后，使所述固相组分和所述液相组分快速均匀混合，制成糊状的仿生骨质液；
22、(4)将步骤(3)中制备得到的所述糊状的仿生骨质液注射到待用部位进行固化。
23、在一些实施例中，所述带螺纹一次性注射器容积为1-10ml。
24、优选的，使用5ml带螺纹一次性注射器。
25、在一些实施例中，所述固化时间为0-15min。凝固时间可随总柠檬酸钠含量调节。
26、作为可选的方式，在步骤(4)中，可以在将两只注射器中的内容物混匀后再推入其中一支注射器中进行注射。
27、在第三方面，本发明提供了上述第一个方面所述的凝固时间可控的仿生骨质或者采用上述第二个方面所述的制备方法制备得到的凝固时间可控的仿生骨质的应用。
28、优选的，本发明提供了上述第一个方面所述的一种凝固时间可控的仿生骨质或者采用上述第二个方面所述的制备方法制备得到的凝固时间可控的仿生骨质在制备骨修复生物材料中的应用。
29、在一些实施例中，将糊状的仿生骨质液使用一次性注射器注射到待用部位进行固化。
30、在一些实施例中，所述糊状的仿生骨质应用于骨折、骨缺损粘合填充，本发明所述的仿生骨质具有一定的抗压、抗拉、粘结性能，同时能够有效地控制固化时间和松质化程度，根据临床手术时间需求和临床填充部位骨质松质化情况选择不同配比，易于临床使用。
31、在一些实施例中，仿生骨质具有抗压缩性能，其指标范围为1.0-10.0mpa。
32、在一些实施例中，仿生骨质具有抗拉伸性能，其指标范围为1.0-2.5mpa。
33、在一些实施例中，仿生骨质具有粘结性能，其指标范围为0.2-1.0mpa。
34、在一些实施例中，仿生骨质的凝固时间可调节，其时间范围为10s-900s。
35、在一些实施例中，仿生骨质的松质化程度可调节，其骨小梁距离为45μm-1000μm，骨质面积范围为53％-95％，骨质体积范围为38％-96％。
36、本发明的有益效果
37、(1)本发明的仿生骨质通过反应即刻形成仿生骨质，有利于手术中仿生骨质与自体骨质的立即整合。
38、(2)本发明的仿生骨质通过调控柠檬酸钠比例，可有效控制固化时间，有利于根据手术中不同部位手术植入时间需求选择，避免过早或过晚固化。
39、(3)本发明的仿生骨质通过调控仿生松质化反应剂配比，可有效控制松质化程度，以适应手术植入部位的力学强度和骨小梁密度。
技术特征：
1.一种凝固时间可控的仿生骨质，其特征在于：所述凝固时间可控的仿生骨质为磷酸钙盐、磷酸基有机物、仿生松质化反应剂混合反应得到的仿生骨质。
2.根据权利要求1所述的仿生骨质，其特征在于：磷酸钙盐、磷酸基有机物、仿生松质化反应剂配比为0.1g-5g：0.05-3g：0.1-1ml。
3.根据权利要求1所述的仿生骨质，其特征在于：所述磷酸钙盐为磷酸四钙、磷酸钙、羟基磷灰石中的一种或多种的组合，所述磷酸基有机物用于整合磷酸钙盐，包括磷酸氨基酸、膦酸基羧酸、双膦酸盐中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的仿生骨质，其特征在于：所述仿生松质化反应剂由仿生松质化液相反应剂和仿生松质化固相反应剂混合而成。
5.根据权利要求4所述的仿生骨质，其特征在于：液相反应剂包含柠檬酸钠和/或柠檬酸，所述液相反应剂还包含水，固相反应剂为碳酸氢钠，或者所述仿生松质化反应剂为柠檬酸钠。
6.根据权利要求5所述的仿生骨质，其特征在于：碳酸氢钠与柠檬酸的摩尔比为3：1，其反应产物为柠檬酸钠和二氧化碳；
7.权利要求1至6中任一项所述的凝固时间可控的仿生骨质的制备方法，包括以下步骤：
8.权利要求1至6中任一项所述的凝固时间可控的仿生骨质或者采用权利要求7所述的制备方法制备得到的凝固时间可控的仿生骨质的在制备骨修复生物材料中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，特征在于：所述仿生骨质应用于骨折、骨缺损粘合填充。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：仿生骨质具有抗压缩性能，其指标范围为1.0-10.0mpa；仿生骨质具有抗拉伸性能，其指标范围为1.0-2.5mpa；仿生骨质具有粘结性能，其指标范围为0.2-1.0mpa；仿生骨质的凝固时间可调节，其时间范围为10s-900s。
技术总结
本发明属于骨修复生物材料领域，本发明公开了一种凝固时间可控的仿生骨质，包含磷酸钙盐、磷酸基有机物、仿生松质化反应剂，所述仿生松质化反应剂包含松质化反应液相和松质化反应固相，松质化反应液相包含水、柠檬酸钠、柠檬酸，松质化反应固相为碳酸氢钠。本发明的仿生骨质，能够有效地控制固化时间和松质化程度，根据临床手术时间需求和临床填充部位骨质松质化情况选择不同配比，易于临床使用。
技术研发人员：林贤丰,顾辰辉,范顺武,田洪森,陈鹏飞
受保护的技术使用者：浙江大学医学院附属邵逸夫医院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23