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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201310139766.3 (22)申请日 2013.04.19 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 104107455 A (43)申请公布日 2014.10.22 (73)专利权人 中国人民解放军第二军医大学 地址 200433 上海市杨浦区翔殷路800号 (72)发明人 苏佳灿 曹烈虎 李全 李海航 翁蔚宗 宋绍军 (74)专利代理机构 上海智信专利代理有限公司 31002 代理人 钟华 沈利 (51)Int.Cl. A61L 27/12(2006.01) (。
2、56)对比文件 CN 1307908 A,2001.08.15, CN 102139124 A,2011.08.03, CN 102807335 A,2012.12.05, CN 103007340 A,2013.04.03, CA 2383580 A1,2002.01.10, CN 101856509 A,2010.10.13, 审查员 买芳 (54)发明名称 一种骨水泥及其浆体 (57)摘要 本发明公开了一种骨水泥及其浆体。 该骨水 泥的原料包括缺钙CPC粉末和MPC粉末， 所述的缺 钙CPC粉末由摩尔比为1 2的Ca4(PO4)2O和CaHPO4 组成， 所述的MPC粉末为在质量比是1 。
3、31 5的 NH4H2PO4和MgO混合物中加入缓凝剂组成。 该骨水 泥浆体由包括如下步骤的制备方法制备而得： （1） 将缺钙CPC粉末和MPC粉末按质量比1 33 1 的比例混合；（2） 加入固化液混匀即可， 所述固化 液的加入量为与步骤 （1） 所得的固体混合物所形 成的固液比为2.5g/mL7g/mL。 本发明的骨水泥 具有快凝、 高早强的特点， 能够在生理环境下自 行固化， 凝结时间短， 且具有良好的生物活性。 权利要求书1页 说明书7页 附图5页 CN 104107455 B 2018.12.14 CN 104107455 B 1.一种骨水泥浆体， 其特征在于， 其由包括如下步骤的制。
4、备方法制备而得： (1)将缺钙CPC粉末和MPC粉末按质量比1:1的比例混合； (2)加入固化液混匀即可， 所述固化液的加入量为与步骤(1)所得的固体混合物所形成 的固液比为7g/mL； 其中， 所述的缺钙CPC粉末由摩尔比为1 2的Ca4(PO4)2O和CaHPO4组成； 所述的MPC粉末为 在质量比是1 31 5的NH4H2PO4和MgO混合物中加入缓凝剂组成； 所述的缓凝剂的用量为占 所述NH4H2PO4质量的1030。 2.如权利要求1所述的骨水泥浆体， 其特征在于， 所述的固化液为去离子水。 3.如权利要求1所述的骨水泥浆体作为骨修复材料的应用。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 。
5、CN 104107455 B 2 一种骨水泥及其浆体 技术领域 0001 本发明属于材料科学技术领域， 具体涉及一种骨水泥及其浆体。 背景技术 0002 骨质疏松症是一种以骨量减少和骨强度降低， 且骨折风险增加为特征的代谢性疾 病； 随着人口老龄化的到来， 骨质疏松症患者日渐增多。 骨质疏松症及骨质疏松性骨折已成 为世界性关注的严重公众健康社会问题， 是全球仅次于心血管疾病的慢性疾病。 目前世界 上骨质疏松症患者超过2亿， 在美国， 超过1000万， 其中80是绝经后妇女； 在我国， 60岁以 上的老人中约1/3患有骨质疏松症， 每年发生骨质疏松性骨折超过150万人， 我国已将它列 为三大重点。
6、攻关研究的老年疾病之一。 0003 骨质疏松症是骨微结构破坏， 易发生骨折为特征的全身性骨病， 往往不被重视和 及时治疗， 直到引起骨折。 目前， 临床上主要用药物防治骨质疏松症， 但系统药物治疗到达 局部的药物浓度较低， 对于已发生骨质疏松的骨骼， 很难恢复其原有的强度。 而对于骨质疏 松性骨折， 主要采用非药物的固定手段， 但由于骨质疏松性骨折患者的骨质量较差， 很难进 行有效的内固定， 且固定部位弹性模量较大， 从而增加相邻的节段发生再骨折的风险。 0004 骨质疏松症及骨质疏松性骨折的局部防治是一种新的治疗手段， 通过在易于发生 骨质疏松性骨折的部位应用抗骨质疏松药物或促进骨形成的生长。
7、因子和生物材料， 可以达 到提高局部骨质疏松骨的骨密度、 改善骨微结构和生物力学性质的目的。 0005 磷灰石骨水泥 （Calcium phosphate cement， CPC） 是一类新型的骨修复材料， 可根 据骨缺损部位任意塑型并在生理条件下自行固化， 其水化产物羟基磷灰石与人体骨的无机 成份类似， 具有良好的生物相容性。 研究发现， CPC还具有良好的生物降解性和骨传导性， 可 在人体环境中降解并逐步被新生骨组织替代， 克服了自体骨、 聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥、 磷 酸三钙陶瓷等骨修复材料的不足。 但随着研究的深入， 人们发现常规CPC存在固化速度慢、 机械强度低、 降解速度慢等缺点， 。
8、这些不足限制了其在更广泛领域的应用。 目前， 对CPC进行 改性以提高其理化和生物学性能正成为生物医用材料界研究的重点之一。 0006 由磷酸四钙和磷酸氢钙体系 （其中， 磷酸四钙与磷酸氢钙的摩尔比为1 1） 制得的 CPC固化产物是化学计量的羟基磷灰石 （HA） ， 其钙磷比 （Ca/P） 为1.67， 此类羟基磷灰石在体 内的降解和吸收速度比较缓慢。 为了提高CPC固化产物的降解性， 就需要调整磷酸四钙和磷 酸氢钙体系的摩尔比， 比如调整磷酸四钙和磷酸氢钙体系的摩尔比为1 2， 其CPC固化产物 是非化学计量的羟基磷灰石 （HA） ， 钙磷比 （Ca/P） 为1.50， 从而得到一种缺钙C。
9、PC。 0007 磷酸镁骨水泥 （Magnesium phosphate cement， MPC） 是一种无机反应型胶粘剂， 具 有固化速度快、 早期强度高、 胶粘性好等特点。 与CPC类似， MPC也能在人体的生理环境下自 行固化， 固化时体积微膨胀， 可与植入部位牢固的镶嵌结合在一起， 固化产物为磷酸镁铵 类。 动物体内实验结果显示， MPC具有良好的生物相容性和生物降解性， 可用于修复骨缺损 以及治疗不稳定骨折。 0008 然而， CPC和MPC在骨修复领域均有一定的局限， 到目前为止， 对于将两者结合， 包 说 明 书 1/7 页 3 CN 104107455 B 3 括将缺钙CPC与。
10、MPC复合在一起进行研究和探索的工作还鲜见报道。 发明内容 0009 本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的骨水泥固化速度慢、 机械强度低、 生物相容性有待改善、 降解速度太慢的缺陷， 而提供一种快速固化、 机械强度高、 生物相容 性好、 降解性能优良的用于治疗骨质疏松性骨折的骨水泥及其浆体。 0010 本发明将制备微创可注射骨水泥， 使其具有骨修复功能， 用于防治骨质疏松性骨 折。 可注射材料在修复骨的同时， 也能促进新骨形成， 从而防治骨质疏松性骨折； 骨水泥材 料的微孔有利于骨细胞/组织的长入， 从而提高材料的降解性， 促进骨修复。 0011 本发明提供的技术方案之一是： 一种骨水泥，。
11、 其为缺钙磷灰石/磷酸镁复合生物活 性骨水泥 （CMPC） ， 其原料包括缺钙CPC粉末和MPC粉末， 所述的缺钙CPC粉末由摩尔比为1 2 的Ca4(PO4)2O和CaHPO4组成， 所述的MPC粉末为在质量比是1 31 5的NH4H2PO4和MgO混合物 中加入缓凝剂组成。 0012 本发明中， 所述的缓凝剂为本领域常规， 所述的缓凝剂的用量为本领域常规， 较佳 地， 所述缓凝剂的用量为占所述NH4H2PO4质量的10%30%。 0013 本发明提供的技术方案之二是： 一种骨水泥浆体， 其由包括如下步骤的制备方法 制备而得： 0014 （1） 将前述缺钙CPC粉末和MPC粉末按质量比1 3。
12、3 1的比例混合； 0015 （2） 加入固化液混匀即可， 所述固化液的加入量为与步骤 （1） 所得的固体混合物所 形成的固液比为2.5g/mL7g/mL。 0016 本发明中， 所述的固化液为本领域常规， 优选去离子水。 0017 本发明提供的技术方案之三是： 上述骨水泥或骨水泥浆体作为骨修复材料的应 用。 0018 在符合本领域常识的基础上， 上述各优选条件， 可任意组合， 即得本发明各较佳实 例。 0019 本发明所用试剂和原料均市售可得。 0020 本发明的积极进步效果在于： 0021 本发明的缺钙磷灰石/磷酸镁复合生物活性骨水泥具有快凝、 高早强的特点， 能够 在生理环境下自行固化，。
13、 凝结时间短， 抗压强度高达87MPa， 固化产物主要为NH4MgPO46H2O 和羟基磷灰石。 体外降解实验结果说明： CPC的降解速度最慢， MPC的降解速度最快， 缺钙磷 灰石/磷酸镁复合骨水泥的降解速度介于二者之间。 体外模拟浸泡实验结果表明， 缺钙磷灰 石/磷酸镁复合骨水泥可诱导沉积羟基磷灰石层， 具有良好的生物活性。 附图说明 0022 图1 （a） 图1 （c） 为三种骨水泥试样在37， 100%湿度环境下固化48小时后的断面 形貌。 0023 图2 （a） 图2 （d） 为用扫描电镜观察到的三种骨水泥试样在SBF中浸泡10天后的表 面微观形貌。 0024 图3 （a） 图3 （。
14、c） 是三种圆柱状骨水泥样条在PBS溶液中浸泡30天后的宏观形貌。 说 明 书 2/7 页 4 CN 104107455 B 4 0025 图4 （a） 和图4 （b） 是缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥CMPC试样在PBS中浸泡7天和90 天后的表面微观形貌图片。 具体实施方式 0026 下面通过实施例的方式进一步说明本发明， 但并不因此将本发明限制在所述的实 施例范围之中。 下列实施例中未注明具体条件的实验方法， 按照常规方法和条件， 或按照商 品说明书选择。 0027 实施例1 缺钙CPC粉末和MPC粉末的制备 0028 缺钙CPC粉末由摩尔比为1 2的磷酸四钙和磷酸氢钙 （自制） 组成。 。
15、0029 MPC粉末的制备过程： 将碱式碳酸镁在1500下煅烧5小时， 球磨后过筛， 选取处于 一定目数段的氧化镁粒子作为配制MPC所需的原料。 将制得的氧化镁粒子和磷酸二氢铵按 照摩尔比1 3混合均匀， 再加入适量的缓凝剂， 充分混合后即得到MPC粉末， 其中缓凝剂的用 量为占NH4H2PO4质量的10%30%。 0030 实施例2 CMPC骨水泥及其浆体的制备 0031 将缺钙CPC粉末和MPC粉末按照质量比3 1、 1 1和1 3分别混合均匀， 即得到三种缺 钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥粉末： CMPC3/1、 CMPC1/1、 CMPC1/3。 对照组采用缺钙CPC和MPC 粉末。 实验。
16、中所用五种骨水泥粉末的组成见表1。 五种骨水泥均采用去离子水为固化液。 0032 表1五种骨水泥粉末的组成 0033 0034 实施例3 性能测试 0035 1、 凝结时间的测定 0036 采用水泥稠度及凝结时间测定仪测定骨水泥浆体的凝结时间。 0037 将骨水泥粉末与固化液按一定比例混合均匀， 把调和好的水泥浆体填入到高H= 10mm， 直径D=6mm的小玻璃管中， 制样后立刻脱模， 放入37， 100%湿度环境中固化， 每隔一 段时间取出。 测定时， 将试样置于玻璃板上使试针与浆面接触， 突然放松螺丝， 试针自由沉 入浆体， 观察指针指示数值。 凝结时间定义为从开始调和粉末到试针沉入浆体不。
17、超过1mm所 经历的时间。 0038 2、 抗压强度的测定 0039 将骨水泥粉末与固化液按一定比例混合均匀， 把调和好的水泥浆体填入到高H= 10mm， 直径D=6mm的不锈钢模具中， 用2kg的重物压平以尽可能赶走气泡。 取出压过后的样 条， 放入37， 100%湿度环境中固化一定时间， 两端磨平， 用材料力学性能万能试验机测量 说 明 书 3/7 页 5 CN 104107455 B 5 抗压强度， 施加载荷速度为1mm/min， 每组数据至少三个平行实验。 0040 3、 水化产物组成分析 0041 取出在37,100%湿度环境下固化48小时后的骨水泥试样， 干燥后压成粉末， 作 XR。
18、D分析， 以确定水化产物组成。 0042 4、 固化体断面形貌分析 0043 取出在37、 100%湿度环境下固化48小时后的柱状骨水泥样条， 用扫描电镜观察 其断面形貌。 0044 5、 体外降解性能的测定 0045 本实验采用磷酸缓冲溶液 （PBS） 来评价骨水泥固化体的降解性。 将骨水泥固化体 样品真空干燥， 精确称量其初重量(W0)， 记录， 编号。 再将样品浸入PBS中， 置于37， 转速 100r/min的恒温振荡箱中振荡， 每48小时更换PBS一次， 共浸泡12周。 定期取出试样， 用滤纸 吸去水分， 真空干燥后称重量(Wt)， 并观察试样的形态变化。 按照下面的公式计算试样的失。
19、 重率： 失重率(W0Wt)/W0100%， 每组3个平行样， 取平均值。 0046 浸泡不同时间后， 从PBS溶液中取出样品， 用去离子水冲洗， 干燥， 用扫描电镜观察 样品表面形貌。 部分样品压成粉末， 作XRD分析。 0047 将固化24小时后的CMPC1/1样品浸泡在SBF中， 置于37， 转速100r/min的恒温振 荡箱中振荡， 分别在浸泡1小时、 12小时、 48小时、 5天、 7天后， 用等离子体发射光谱仪测定 SBF浸泡液中的Ca、 P、 Mg离子浓度， 用pH计测量溶液的pH值。 0048 6、 结果分析 0049 从结果可以得知， 固液比对CMPC1/1浆体的凝结时间有明。
20、显的影响。 当固液比为7g/ ml时， CMPC1/1浆体的凝结时间约为8分钟。 随着固液比的减小， CMPC1/1浆体的凝结时间逐渐 延长。 当固液比降至4g/ml时， 凝结时间延长至10分钟。 当固液比为4g/ml时， CMPC1/1浆体的 凝结时间约为12分钟。 0050 固液比对CMPC1/1固化体的抗压强度也有一定影响。 当固液比为7g/ml时， CMPC1/1固 化体的抗压强度约为88MPa。 随着固液比的减小， CMPC1/1固化体的抗压强度逐渐降低。 当固 液比降至4g/ml时， CMPC1/1固化体的抗压强度降至45MPa左右。 当固液比为3.5g/ml时， CMPC1/1固。
21、化体的抗压强度约为30MPa。 0051 因此， 固液比对CMPC1/1浆体的凝结时间以及固化体的抗压强度都有影响。 采用相 同的方法考察了固液比对其它四种骨水泥(MPC、 CMPC1/3、 CMPC3/1、 CPC)的凝结时间和抗压强 度的影响， 也发现了相同的规律： 随着固液比的降低， 骨水泥浆体的凝结时间有所延长， 固 化体的抗压强度也有所降低。 0052 已有研究表明， 固液比会直接影响固化初期原料颗粒的润湿程度、 水泥浆体的可 工作性以及最终固化体的致密性。 在一定的范围内， 固液比增大会使固化体孔隙率减小， 结 构更加致密而强度也有所提高； 但是当固液比超过某一临界值后， 液体含量。
22、减少， 固体颗粒 表面未被完全润湿， 粉末与固化液之间不能形成良好的粘连状态， 导致骨水泥固化不完全， 固化体中缺陷增多， 强度急剧下降。 0053 为保证调和的骨水泥浆体具有适中的凝结时间， 其固化体具有适当的抗压强度， 根据以上实验结果， 确定P/L=7g/ml作为CMPC1/1、 CMPC1/3、 CMPC3/1以及MPC的最佳固液比， CPC 的最佳固液比为2.5g/ml。 说 明 书 4/7 页 6 CN 104107455 B 6 0054 可见， 与MPC、 CPC相比， 缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥的固化速度较快， 凝结时间 较短， 但仍符合临床手术要求 （515分钟） 。 C。
23、PC固化48小时后的抗压强度约为41MPa， MPC固 化48小时后的抗压强度约为58MPa， 而缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥CMPC1/1固化48小时后 的强度可达94MPa， CMPC1/3的强度约为63MPa。 研究表明， 骨水泥浆体凝结过程的物理本质在 于： 水化产物体积的增大导致各颗粒间距离缩短， 直到颗粒间通过产物搭接产生结晶并接 或通过其它方式产生牢固的化学键力连接， 当浆体的塑性流动受到化学键力的限制而终止 时， 浆体就失去流动性， 这就是凝结。 当缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥的固液两相混合后， 缺钙CPC与MPC即开始进行各自的水化反应。 MPC的水化反应较剧烈， 放出一定的。
24、热量， 促使 缺钙CPC的水化反应加速， 水化产物数量增多且体积不断增大， 导致体系内各颗粒间的距离 迅速缩短， 颗粒间互相搭接形成结晶并接的速度加快。 与缺钙CPC和MPC体系相比， 缺钙磷灰 石/磷酸镁复合骨水泥体系中颗粒间形成牢固的化学键力连接所需时间较少， 因此凝结时 间也较短。 0055 实验结果表明， 随着水化时间的延长， CMPC1/1固化体的抗压强度不断提高。 水化6 小时后， CMPC1/1固化体的抗压强度约为67MPa； 水化48小时后， 其抗压强度增至94MPa左右； 水化72小时后， CMPC1/1固化体的抗压强度约为104MPa。 0056 MPC固化体的主要组成是N。
25、H4MgPO46H2O和少量未反应的MgO。 缺钙CPC固化体的主 要组成是缺钙羟基磷灰石(HA)和少量未反应的磷酸四钙(TTCP)。 而缺钙磷灰石/磷酸镁复 合骨水泥CMPC1/1的主要固化产物则是NH4MgPO46H2O、 缺钙羟基磷灰石(HA)以及未反应的 MgO和磷酸四钙(TTCP)。 可见， 在复合骨水泥CMPC1/1的水化过程中， MPC与缺钙CPC各自的水 化反应都能正常进行， 相互之间没有明显的干扰。 0057 将CMPC1/3、 CMPC1/1和CMPC3/1试样在37， 100%湿度环境下固化24小时后进行测试， 得到XRD图谱。 结果显示， 这三种缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨。
26、水泥固化体的主要组成基本相 同， 都含有NH4MgPO46H2O、 羟基磷灰石(HA)以及未反应的MgO和磷酸四钙(TTCP)。 比较这三 种固化体的XRD图谱可见， 缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥固相粉末的组成对其固化体的组 成有一定影响。 随着复合骨水泥固相粉末中MPC含量的增加， 骨水泥固化体中NH4MgPO4 6H2O及未反应的MgO特征峰的峰高有所提高， 峰面积也相应增大， 说明固化体中NH4MgPO4 6H2O和MgO的数量有所增加。 0058 图1是三种骨水泥试样在37， 100%湿度环境下固化24小时后的断面形貌。 图1(a) 为磷酸镁骨水泥试样固化24小时后的断面形貌， 可见一。
27、个以氧化镁粒子为骨架的相互交联 的网状结构已经形成， MPC的水化产物NH4MgPO46H2O呈无定形的凝胶状态附着在氧化镁粒 子周围。 MPC固化体的强度正是由这种交联结构所提供的， 但体系中仍存在较多的孔隙和裂 纹， 影响了其强度的进一步提高。 图1(b)为缺钙磷灰石骨水泥试样固化24小时后的断面形 貌， 可见缺钙CPC固化体的结构较疏松， 体系内存在较多的孔隙结构， 对其强度的提高产生 了影响。 0059 而在相同的固化条件下， 缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥体系的强度高于缺钙CPC 和MPC体系。 主要原因可能是： 当缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥粉末与固化液接触后， MPC 和缺钙CPC。
28、各自的水化反应开始进行。 MPC水化反应初期生成的NH4MgPO46H2O呈一种无定 形的凝胶状态附着在氧化镁粒子周围， 随着水化反应的进行， NH4MgPO46H2O数量增多并逐 渐结晶析出， 嵌于凝胶相中， 形成一个以氧化镁粒子为骨架的交联网状结构， CPC的水化产 说 明 书 5/7 页 7 CN 104107455 B 7 物随着其水化反应的进行而不断析出， 附着在该交联网络结构上， 形成较为密实的沉积层， 减少了原MPC固化体中裂纹和孔隙的数量， 使以氧化镁粒子为骨架的三维交联网状结构更 加致密， 改善了整个体系的微观结构， 见图1(c)。 所以缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥体系 的强。
29、度高于缺钙CPC和MPC体系。 0060 可见， 将缺钙CPC与MPC复合后制备的缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥不仅凝结时 间短， 而且固化体具有较高的抗压强度， 弥补了传统的缺钙磷灰石骨水泥固化速度慢， 机械 强度低的缺点。 0061 测定上述五种骨水泥试样在PBS溶液中浸泡90天的失重率曲线。 采用失重率来表 征材料的降解性能， 相同浸泡时间内某一材料的失重率越高， 其降解速度就越快， 降解性能 就越好。 0062 由结果可知， 五种骨水泥试样在PBS溶液中浸泡一段时间后都有质量损失， 说明这 五种材料都发生了降解反应。 CPC的降解速度最慢， MPC的降解速度最快， 缺钙磷灰石/磷酸 镁复。
30、合骨水泥的降解速度介于二者之间。 随着缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥中MPC含量的 增加， 材料的降解速度逐渐加快。 0063 一般而言， 材料在模拟体液中的质量损失与其溶解度成正相关， 溶解度越大， 质量 损失也就越大。 传统CPC的固化产物为羟基磷灰石， 溶解性较差， 降解缓慢。 Friedman等发 现， CPC植入动物体内6个月后尚未被吸收， 直至18个月后， 生成的新骨和纤维组织占73%， 仍 有27%的水泥残留物。 MPC的水化产物主要为NH4MgPO46H2O， 作为人体结石的成份之一， 它 具有较好的生物相容性。 吴建国等研究发现， MPC骨水泥植入家兔骨内2个月时已完全降解 吸。
31、收。 0064 缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥的固化产物有羟基磷灰石、 NH4MgPO46H2O， 以及 反应剩余的磷酸四钙(TTCP)和氧化镁(MgO)。 羟基磷灰石和磷酸四钙在水中的溶解度很小， 在复合骨水泥试样浸入SBF溶液的初中期， 固化产物之一的NH4MgPO46H2O以及反应剩余的 氧化镁粒子溶解于水中， 释放出Mg2+、 NH4+、 HPO42-、 PO43-、 OH等离子， 导致试样质量减少。 因 此， 固相粉末中MPC含量越高， 缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥固化产物中NH4MgPO46H2O的 含量就越高， 缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥的降解速度就越快。 在实际应用中， 可根据。
32、临 床上的具体要求， 通过调节固相粉末中MPC含量高低来控制缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥 的降解速度快慢。 0065 综合考虑凝结时间、 抗压强度、 降解速度的实验结果， 确定CMPC1/1为最佳， 因为该 缺钙磷灰石/磷酸镁骨水泥的凝结时间短， 抗压强度高， 降解速度适中。 下面的实验中如未 特别说明， 缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥(CMPC)均指代CMPC1/1。 0066 将CMPC试样在SBF溶液中浸泡3、 7、 14和30天后， 测试得到XRD图谱。 由结果可知， 浸 泡前， 体系中有明显的NH4MgPO46H2O和MgO的特征峰， 也有比较微弱的羟基磷灰石的衍射 峰。 随着浸泡时间。
33、的延长， NH4MgPO46H2O和MgO特征峰的峰高逐渐降低， 峰面积减少； 而羟 基磷灰石的衍射峰强度逐渐增强。 当浸泡时间达到30天时， MgO的特征峰几乎全部消失， NH4MgPO46H2O的大部分衍射峰也已经消失， 体系中只剩下羟基磷灰石的衍射峰存在。 说明 在CMPC试样的降解过程中， MPC的固化产物先于缺钙CPC的固化产物发生了显著的降解。 0067 关于PBS溶液离子浓度及pH值变化 0068 将CMPC试样在SBF溶液中浸泡12小时、 48小时、 5天和7天后， 测定溶液中的Ca、 P、 Mg 说 明 书 6/7 页 8 CN 104107455 B 8 离子浓度和pH值的。
34、变化曲线。 由结果可见， CMPC试样在PBS中浸泡两天后， 溶液中Ca、 P、 Mg离 子浓度变化并不大； 随着浸泡时间的延长， 钙离子浓度略有下降， 磷离子浓度基本不变， 而 镁离子浓度则逐渐提高。 0069 CMPC试样浸入PBS之后， 材料表面迅速溶出NH4+、 Mg2+、 HPO42-、 PO43-、 OH-等离子， 提高 了模拟体液中相应离子的浓度； 同时， 由于固体表面的静电作用， 材料表面会不断从PBS溶 液中吸附一定量的Ca2+、 HPO42-、 PO43-以促进磷灰石的沉积， 所以PBS中的钙离子浓度呈现下 降的趋势。 而MPC的主要水化产物NH4MgPO46H2O在PBS。
35、中的溶解性较好， 不断从材料表面释 放Mg2+、 PO43-等离子， 导致溶液中镁离子浓度提高。 由于被吸附的磷离子与从材料表面溶解 释放的磷离子比较平衡， 因此SBF溶液中的磷离子浓度变化不大。 0070 CMPC试样浸入SBF溶液后， 溶液的pH值也发生了变化。 在1至48小时内， 溶液的pH值 略有增加。 试样浸泡48小时时， 溶液的pH值达到峰值(pH=7.66)。 此后， 随着浸泡时间的延 长， 溶液的pH值又逐渐降低至7.4左右。 其原因可能是： 在1至48小时内， 材料表面溶出的NH4 +、 Mg2+与浸泡液中的H+发生交换， 溶液中的OH浓度相应提高， 引起溶液的pH值升高； 。
36、此后， 磷 灰石的沉积又消耗了大量的Ca2+和OH， 导致溶液的pH值在后期有所下降。 总的来说， 溶液的 pH值变化不是很明显。 0071 图2是用扫描电镜观察到的三种骨水泥试样在PBS中浸泡7天后的表面微观形貌。 由图2(a)和(b)可见， CMPC试样在PBS中浸泡7天后， 样品表面有球状沉积结构生成， 结合XRD 图谱分析可知， 此沉积层为羟基磷灰石层。 由图2(c)可见， MPC试样在PBS中浸泡7天后发生 了明显的降解， 体系中出现较多的孔隙， 结构疏松。 由图2(d)可见， 缺钙CPC试样在PBS中浸 泡7天后， 未发生明显的降解， 体系中的孔隙和裂纹数量较少。 0072 通过体。
37、外模拟体液浸泡实验， 结合XRD、 ICP、 SEM等分析结果可以初步证实， CMPC具 有良好的生物活性并能诱导沉积羟基磷灰石层。 研究认为， 羟基磷灰石层的形成有利于促 进材料与骨组织形成化学键合， 有利于骨传导作用以及新骨再生。 0073 图3是三种骨水泥样条在PBS溶液中浸泡30天后的宏观形貌： (a)MPC、 (b)CPC、 (c) CMPC。 从图中可以看出， MPC样条表面出现龟裂状微裂纹； 缺钙CPC样条表面无明显的裂纹； CMPC样条表面也有一些较浅的裂纹出现。 可见， 三种材料在SBF中浸泡30天后， 都已开始降 解。 MPC的降解速度最快， 缺钙CPC的降解速度最慢， 缺。
38、钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥CMPC的 降解速度介于二者之间。 0074 图4(a)和(b)分别是缺钙磷灰石/磷酸镁复合骨水泥CMPC试样在PBS中浸泡7天和 90天后的表面微观形貌图片。 由图4(a)可见， CMPC试样在SBF中浸泡3天后， MPC的主要水化 产物NH4MgPO46H2O附着在氧化镁粒子周围， 形成一个以氧化镁粒子为骨架的互相交联的 网状结构， 缺钙CPC的水化产物附着在该交联网络上形成较为密实的沉积层。 随着浸泡时间 的延长， 缺钙CPC的水化产物进一步沉积， 而NH4MgPO46H2O和MgO则逐步降解。 当样品在SBF 中浸泡90天后， 由图4(b)可见， 包覆在氧化镁。
39、粒子表面及镶嵌在其间的绝大部分NH4MgPO4 6H2O晶体已经消失， 由NH4MgPO46H2O与MgO构成的交联网络结构不复存在， 体系中主要存 在的是未完全降解的缺钙CPC的水化产物。 同时体系也保持了一定的孔隙结构， 有利于新骨 的长入。 说 明 书 7/7 页 9 CN 104107455 B 9 图1(a) 图1(b) 说 明 书 附 图 1/5 页 10 CN 104107455 B 10 图1(c) 图2(a) 图2(b) 说 明 书 附 图 2/5 页 11 CN 104107455 B 11 图2(c) 图2(d) 图3(a) 说 明 书 附 图 3/5 页 12 CN 104107455 B 12 图3(b) 图3(c) 说 明 书 附 图 4/5 页 13 CN 104107455 B 13 图4(a) 图4(b) 说 明 书 附 图 5/5 页 14 CN 104107455 B 14 。