[发明专利]一种水溶性单壁碳纳米管改性的磷酸钙骨水泥及制备和应用

说明书

本发明涉及一种水溶性单壁碳纳米管改性的磷酸钙骨水泥及制备和应用，采用固相反应法将原料磷酸氢钙与碳酸钙混合后，煅烧并急速冷却至室温，制备α‑TCP粉末；以上述α‑TCP粉末为主体，加入透明质酸钠改善调和浆的可注射性，将自制的SWNT‑PEI混合于骨水泥粉末中，制备得到负载SWNT‑PEI的磷酸钙骨水泥粉末；将上述骨水泥粉末与固化液Na₂HPO₄溶液混合后，制备得到注射性良好的水溶性SWNTs改性的磷酸钙骨水泥。材料可注射性好，固化时间合适，可用于微创手术，在临床治疗骨科肿瘤领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种生物医用材料技术领域的方法，具体是一种水溶性单壁碳纳米管（SWNTs）改性的可注射性磷酸钙骨水泥及制备和应用。

背景技术

磷酸钙类骨水泥由于其具备良好的生物相容性以及骨诱导性，在骨损伤修复方面具有广阔的应用前景。磷酸钙类骨水泥通常由两种或以上磷酸钙盐的粉末混合后与固化液在一定的固液比例下调匀，发生水化反应，能在室温或人体环境中自固化，具有自由塑形、固化温和的特点。通过添加适合的改性剂改善骨水泥调和浆的流动性和可注射性，磷酸钙骨水泥可以应用于微创介入治疗。

研究表明，碳纳米管能在近红外区域将光能转化为热能，在肿瘤热疗方面展露出广阔的应用前景[Emerich D.E, Biomol Eng, 2006]。其中，SWNTs具有良好的光热效应，经过化学改性后可具备良好的水溶性，一方面可以有助于从载体材料中释放，并增加被代谢的可能性，另一方面水溶性较好的短的碳纳米管被证明没有细胞毒性[Kam H，J Am ChemSoc，2005]，更加安全可靠。

在临床应用中，载药的骨水泥在治疗由癌症引起的骨缺损有良好表现，通常将包载抗癌药物的骨水泥植入骨缺损部位，进行癌症的化学治疗。本发明针对以上背景，利用可注射性骨水泥的负载能力和SWNTs良好的光热效应，提出一种水溶性SWNTs改性的磷酸钙骨水泥的制备方法，使其同时具备良好的可注射性和显著的光热效应，为临床治疗骨科癌症提出一种新的途径。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种水溶性单壁碳纳米管（SWNTs）改性的可注射性磷酸钙骨水泥及制备和应用，开发出一种满足临床需求的新型热疗材料。

一种水溶性单壁碳纳米管改性的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

（1）采用固相反应法将原料磷酸氢钙与碳酸钙按摩尔比2:1充分混合后，在1250-1400℃煅烧2-4h并急速冷却至室温，制备α-TCP粉末；

（2）以上述α-TCP粉末为主体，加入质量分数0.5-1%的透明质酸钠改善调和浆的可注射性，将自制的SWNT-PEI按质量比1-5%混合于骨水泥粉末中，制备得到负载SWNT-PEI的磷酸钙骨水泥粉末；

（3）将上述骨水泥粉末与固化液Na₂HPO₄溶液按固液比2g/mL混合后，制备得到注射性良好的水溶性SWNTs改性的磷酸钙骨水泥。

步骤（1）所述的固相反应法的原料混合方式为使用无水乙醇为介质的湿法球磨，转速为400rpm，球磨时间为1-4h，球料比为质量比3:1；产物球磨方式为使用无水乙醇为介质的湿法球磨，转速为400rpm，球磨时间为6h，球料比为质量比4:1。

步骤（2）所述的透明质酸钠分子量为100，000以上；SWNT-PEI制备使用的原料SWNTs长度为1-30μm；所述粉末的混合方式为干法球磨，转速为200rpm，球磨时间2h，球料比为质量比4:1。

步骤（3）所述的固化液为质量分数2.5%的Na₂HPO₄溶液，配制方式为常温下磁力搅拌溶解。

一种水溶性单壁碳纳米管改性的磷酸钙骨水泥，其特征在于，根据上述任一所述方法制备得到。