一种选择性抑制纤维组织生长的可注射骨水泥及其制备方法和应用与流程

本发明涉及材料科学及医学领域，具体涉及一种体内环境自交联、具有抑制纤维组织生长作用的可注射骨水泥及其制备方法和应用。特别是用于口腔骨组织缺损修复的填充材料。

背景技术：

1、引导骨再生术是口腔骨缺损修复中应用最广泛的骨增量技术，可在口腔种植部位恢复足够的颌骨宽度和高度。引导骨再生术的技术原理为在骨缺损处利用生物屏障膜维持手术建立的空间，并借此阻挡增殖较快的上皮细胞和成纤维细胞长入，保证增殖速度较慢的成骨细胞和血管的生长。因此，屏障膜在防止上皮或不良组织迁移到缺损区域，为骨再生留出足够的时间起着关键作用。理想的屏障膜应具备生物相容性、细胞隔离、维持空间、组织整合以及临床可操作性等特性。但目前没有一种膜能够同时满足上述要求。此外，屏障膜的使用阻隔牙龈结缔组织和上皮迁移同时也屏蔽了骨膜对于缺损区骨重建的促进作用。临床技术方面屏障膜的植入和固定要求较大范围的切口翻瓣，扩大创伤面，增加愈合时间，同时增加种植手术操作难度，技术敏感性较高。因此去除屏障膜，并通过骨缺损材料本身性能代替屏障膜的功能以实现骨增量成为一种选择。

2、可注射磷酸钙骨水泥(cpc)成分与骨组织矿物相相似，具有良好的生物相容性和骨传导性，能原位等温自固化，可以作为药物和生长因子的优良载体，粉液混合后制成糊剂，可注射到各类复杂骨缺损。因此，cpc广泛地应用在骨科、牙科和整形外科领域。然而，传统骨水泥由于内聚力弱，导致了机械性能差、韧性不足等缺陷。同时，cpc的降解吸收过程依赖难溶性磷酸钙盐的溶解，因此过于缓慢。

3、因此，本领域亟需开发一种生物亲和、体内原位固化、高生物活性、可抵挡纤维组织侵入，且高韧性的可注射骨水泥。

技术实现思路

1、本发明的目的就是提供一种生物亲和、体内原位固化、高生物活性、可抵挡纤维组织侵入，且高韧性的可注射骨水泥。

2、在本发明的第一方面，提供了一种可注射骨水泥组合物，所述可注射骨水泥组合物包含：

3、液相组分，所述液相组分包含聚酯高分子；

4、固相组分，所述固相组分包含磷酸钙盐与小檗碱的混合物。

5、在另一优选例中，所述液相组分任选地还包括催化剂。

6、在另一优选例中，所述的聚酯高分子和催化剂的质量比为1：0.00001～0.5，较佳为1：0.00005～0.002，更佳为1：0.0001～0.001。

7、在另一优选例中，所述固相组分任选地还包括显影剂。

8、在另一优选例中，所述的磷酸钙盐与显影剂的质量比为1:9～9:1，较佳为2:8～8:2、3:7～7:3、3:7～5:5或4:6～6:4。

9、在另一优选例中，所述的磷酸钙盐与小檗碱的质量比为100:1～10000:1，较佳为100:1～8000:1，更佳为1000:1～7000:1，更佳为2000:1～6000:1，例如4000:1、2000:1。

10、在另一优选例中，所述的显影剂和所述的pegs-oh通过化学键结合。

11、在另一优选例中，所述可注射骨水泥组合物还包含交联剂，所述交联剂为二异氰酸酯类交联剂。

12、在另一优选例中，所述交联剂选自下组：l-赖氨酸二异氰酸酯ldi、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯，或其组合。

13、在另一优选例中，所述的聚酯高分子和交联剂的质量比为1：0.25～5，优选1:0.25～3，更优选1:0.3～2，较佳为1:0.365、1:1.5、1:0.7。

14、在另一优选例中，所述聚酯高分子为多羟基聚乙二醇化聚癸二酸甘油酯pegs-oh。

15、在另一优选例中，ldi中异氰酸酯基团的物质的量为pegs-oh中羟基物质的量的0.5-2倍。

16、在另一优选例中，ldi中异氰酸酯基团的物质的量为pegs-oh中羟基物质的量的1-1.5倍，较佳为1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4倍。

17、在另一优选例中，所述液相组分与固相组分的质量比为0.5:9.5-5:5。

18、在另一优选例中，所述液相组分与固相组分的质量比为1:20～20:1，较佳1:9-9:1，较佳为1:5-5:1，更佳地1:6-1:1，例如，2:8、3:7、1:1。

19、在另一优选例中，所述液相组分、固相组分和交联剂的质量比为1～20:1～20:0.25～10，较佳地1～9:1～9:0.25～6，更佳地1～5:1～8:0.25～4，例如3:7:2。

20、在另一优选例中，所述聚酯高分子选自：聚癸二酸甘油酯、聚乙二醇化聚癸二酸甘油酯、多羟基聚乙二醇、多羟基聚乙二醇化聚癸二酸甘油酯pegs-oh，或其组合。

21、在另一优选例中，多羟基聚乙二醇化聚癸二酸甘油酯pegs-oh的结构单元如式ia或式ib所示：

22、

23、其中，式ia中，m1为1-20的整数，n1为5-60的整数；

24、式ib中，m2为1-20的整数，n2为5-60的整数。

25、在另一优选例中，式ia中，m1为2-18的整数、5-15的整数、2-8的整数、8-10的整数。在另一优选例中，n1为10-50的整数、20-40的整数、30-50的整数、8-35的整数。

26、在另一优选例中，式ib中，m2为2-18的整数、5-15的整数、2-8的整数、8-10的整数。在另一优选例中，n2为10-50的整数、20-40的整数、30-50的整数、8-35的整数。

27、在另一优选例中，所述的聚酯高分子的数均分子量为3.0-100.0kda，优选6.0-50.0kda，更优选7.0-40.0kda。

28、在另一优选例中，所述的聚酯高分子的分散系数为1.1-2.0，优选1.2-1.7。

29、在另一优选例中，所述的聚酯高分子，在一个结构单元中，平均包含至少2个-oh。

30、在另一优选例中，所述催化剂为有机金属类催化剂。

31、在另一优选例中，所述磷酸钙盐选自：磷酸四钙、磷酸二氢钙、磷酸三钙中的一种或两种以上的混合物。

32、在另一优选例中，所述显影剂选自含碘类造影剂。

33、在另一优选例中，所述小檗碱选自异喹啉类生物碱。

34、在另一优选例中，所述小檗碱选自：盐酸小檗碱、硫酸小檗碱、小檗红碱、盐酸巴马汀、去亚甲基小檗碱。

35、在另一优选例中，所述聚酯高分子有以下方法制备：

36、(s1)提供癸二酸、聚乙二醇二缩水甘油醚和催化剂；

37、(s2)在第一溶液中，将癸二酸、聚乙二醇二缩水甘油醚和催化剂混合，反应，得到所述聚酯高分子。

38、在另一优选例中，所述方法在高纯氮气或者高纯氩气氛围下进行。

39、在另一优选例中，所述聚乙二醇二缩水甘油醚的分子量为500da。

40、在另一优选例中，所述癸二酸与聚乙二醇二缩水甘油醚的摩尔比为5:1～1:5。

41、在另一优选例中，所述催化剂选自癸二酸二(四丁基氢氧化铵)酯。

42、在另一优选例中，所述第一溶液包括无水n,n-二甲基甲酰胺。

43、在另一优选例中，所述方法在90～110℃下反应，优选95～105℃，更优选92～103℃，例如100℃。

44、在另一优选例中，反应时间为65～80h，优选68～78h，更优选70～74h，例如72h。

45、在另一优选例中，所述方法还包括后处理步骤，优选所述后处理包括沉降、干燥、透析纯化。

46、在另一优选例中，所述沉降在乙醚中沉降。

47、在另一优选例中，所述干燥在室温下真空干燥5～20h。

48、在另一优选例中，所述透析纯化使用3500da的透析袋透析纯化。

49、本发明的第二方面，提供一种可注射骨水泥，所述可注射骨水泥由第一方面中所述的可注射骨水泥组合物的液相组分和固相组分以及任选的交联剂混合得到。

50、在另一优选例中，将所述的液相组分和固相组分进行充分均匀的混合，得到白色面团状浆料；将所述的交联剂与上述浆料均匀混合，得到所述的可注射骨水泥。

51、在另一优选例中，所述的可注射骨水泥填入注射器中，并注射至相关部位，从而固化形成本发明第四方面所述的骨水泥。

52、在另一优选例中，所述的可注射骨水泥注射时的储存模量为103-4×104pa，优选104pa。在另一优选例中，所述的可注射骨水泥注射时的损耗模量为2×103-4×105pa，优选104pa。储存模量不高于损耗模量，满足可注射要求。

53、本发明的第三方面，提供一种如本发明第二方面所述的可注射骨水泥的制备方法，包括以下步骤：

54、将第一方面中所述的可注射骨水泥组合物的液相组分和固相组分以及任选的交联剂混合，交联得到所述的可注射骨水泥。

55、在另一优选例中，液相组分和固相组分混合后，在25℃-40℃，更佳地35℃-37℃；最佳为37℃与交联剂进行混合。

56、其中液相组份、固相组分以及交联剂同前所述。

57、本发明的第四方面，提供了一种骨水泥，所述骨水泥由本发明第二方面所述的可注射骨水泥经固化得到。

58、在另一优选例中，所述的骨水泥的固化时间为15～120min，优选15～70min，更优选15～30min，例如17min、20min、26min。

59、在另一优选例中，所述的骨水泥的固化时间可通过催化剂的量进行调节。

60、在另一优选例中，所述的骨水泥在25～40℃固化，优选30～40℃，更优选35～40℃，例如37℃。

61、在另一优选例中，所述的骨水泥由填入注射器中的可注射骨水泥，注射至相关部位，在体内固化得到。

62、在另一优选例中，所述的骨水泥的压缩模量为1～10mpa，较佳地2～8mpa，更佳地5～8mpa。

63、在另一优选例中，所述的骨水泥在6天的bbr释放率≥65％，较佳地≥75％，更佳地≥80％，例如≥81％、≥82％、≥83％、≥84％、≥85％、≥86％、≥87％、≥88％、≥89％、≥90％。

64、在另一优选例中，所述的骨水泥能够抑制成纤维细胞的增殖。

65、在另一优选例中，所述的骨水泥对成骨细胞增殖活性无影响。

66、在另一优选例中，所述的骨水泥能够抑制成纤维细胞的迁移。

67、本发明的第五方面，提供一种用于制备第二方面所述的可注射骨水泥的试剂盒，所述试剂盒包括：

68、(a)第一容器，以及位于所述容器内的液相组分；

69、(b)第二容器，以及位于所述容器内的固相组分；

70、(c)第三容器，以及位于所述容器内的交联剂。

71、在第一容器中，所述的液相组分以粘稠液体的形式存在；在第二容器，所述的固相组分以粉末的形式存在；在第三容器，所述的交联剂以液体的形式存在。

72、其中液相组份、固相组分以及交联剂同前所述。

73、本发明的第六方面，提供第一方面所述的可注射骨水泥组合物、第二方面所述的可注射骨水泥、或本发明的第五方面的试剂盒的用途，用于：

74、(i)制备口腔骨缺损填充材料；

75、(ii)制备引导口腔骨再生的材料；

76、(iii)制备医疗美容材料；和/或

77、(iv)3d打印基质材料。

78、在另一优选例中，用于制备治疗口腔骨修复的材料。

79、在本发明的第七方面，提供了一种填充组织缺损和/或引导组织再生的方法，所述方法包括将本发明第二方面所述的可注射骨水泥施用于需治疗的部位。

80、在另一优选例中，所述可注射骨水泥施用于需治疗的口腔骨部位。

81、在本发明的第八方面，提供了一种负载生长因子和/或药物和/或细胞的方法，所述方法包括将本发明第二方面所述的可注射骨水泥与所述需负载的生长因子和/或药物和/或细胞进行混合。

82、在本发明的第九方面，提供了一种3d打印复合支架的的方法，所述方法包括将本发明第二方面所述的可注射骨水泥作为3d打印基质材料使用。

83、应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。