一种低放热刺激响应型可注射骨水泥及其制备方法和用途

1.本发明涉及骨科医用材料，具体涉及一种低放热刺激响应型可注射骨水泥及其制备方法和用途。


背景技术：

2.近年来转移瘤发病率持续增加，不同部位的原发性恶性肿瘤传播至血供丰富的部位而形成转移瘤的发病率在逐年上升。这些原发性恶性肿瘤灶大多在甲状腺、乳腺、肾脏、肝脏等组织，转移至胸和腰段椎体居多。在恶性肿瘤患者中，脊柱转移瘤形成率高达10％～15％，且发病者多为50～60岁中老年人。肿瘤转移至椎体后会因骨结构腐蚀和溶骨性破坏导致骨的结构稳定性降低，出现相应椎段的疼痛和活动受限，部分病情严重者会伴有病理性骨折，对其身体健康及生活质量产生严重影响。传统的保守治疗无法有效止痛且不利于脊柱稳定性的重建，骨水泥椎体成形术是目前对该类患者进行治疗的主要应用方案，对控制局部肿瘤具有促进作用。
3.聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)表现出良好的可塑性和力学性能，是目前临床上使用最多的骨填充材料，在转移瘤的治疗上也已得到了广泛的应用。羟基磷灰石(ha)是人体和动物骨骼的主要无机成分，具有诱导成骨的作用和优良的骨传导性及生物相容性，并且可以通过选择性蛋白质吸附的方式促进细胞与材料表面的相互作用，在假体植入和人工骨水泥等骨组织工程方面备受关注。其中，纳米羟基磷灰石(n-ha)的溶解度和生物活性等性能与普通羟基磷灰石相比明显提高，在实际应用中具有更好的治疗效果。
4.但是单一的pmma骨水泥在治疗转移瘤的临床使用中存在着诸多缺陷。骨水泥固化温度普遍在70℃以上，这会导致邻近的软组织坏死和栓塞，特别是治疗效果不佳的癌症患者。此外，聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥生物活性较差，难与人体组织紧密贴合。纳米羟基磷灰石虽然具有良好的生物相容性，但以其为主体单独使用时脆性较大导致其力学强度不足，且加工性能较差，大大限制了其应用。无机填料羟基磷灰石与有机聚合物甲基丙烯酸甲酯进行复合时，两者界面结合力差造成其力学性能降低，导致材料承重性能差。
5.此外，将喜树碱(cpt)和姜黄素(cur)等化疗药物分散在骨水泥中已经应用与转移瘤治疗，但多数药物的释放特征表现为术后数小时或数日内突发释放，药物作用效果短和缺乏长期的抗肿瘤功效。骨水泥作为外来植入物，在注射入人体后具有引发细菌感染的风险。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种低放热刺激响应型可注射骨水泥及其制备方法和用途，其通过两种药物分子和骨水泥协同作用，促进了转移瘤的治疗和骨骼的修复。
7.在本发明的一个方面，本发明提出了一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法。根据本发明的实施例，包括以下步骤：
8.(1)将双键改性的羟基磷灰石与喜树碱前药通过自由基聚合的方式接枝，制备了
喜树碱前药改性的羟基磷灰石；
9.(2)将羟基磷灰石与姜黄素分子通过草酸酯键连接，制备了姜黄素改性的羟基磷灰石；
10.(3)以聚甲基丙烯酸甲酯预聚物溶液作为液相，以喜树碱前药改性的羟基磷灰石和姜黄素改性的羟基磷灰石的混合物作为固相，添加过氧化二苯甲酰和n,n-二甲基苯胺后，进行充分搅拌分散，固化得到骨水泥。
11.另外，根据本发明上述实施例的一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
12.在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)中：双键改性的羟基磷灰石的制备方法包括以下步骤：将羟基磷灰石、六亚甲基二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡溶解在无水n’n-二甲基甲酰胺中，在冷凝回流和氮气保护条件下加热一定时间，将甲基丙烯酸羟乙酯溶于n’n-二甲基甲酰胺中，注射入上述体系中，搅拌过夜后离心，用二氯甲烷洗涤多次并收集粉末，充分干燥，用研钵研磨粉碎，得到双键改性的羟基磷灰石，其结构式为:
[0013][0014]
所述双键改性羟基磷灰石ha-ch＝ch2的合成路线为：
[0015][0016]
喜树碱前药的制备方法包括以下步骤：将喜树碱和4-二甲氨基吡啶溶于无水二氯甲烷中，在氮气氛围下注射加入三光气，并在室温下搅拌，滴加2-((2-羟乙基)二磺酰基)甲基丙烯酸乙酯(hema)后，将反应混合物搅拌过夜，过滤并蒸发溶剂，用乙酸乙酯稀释粗产物，依次用水和盐水各洗涤数次，收集有机层并用无水硫酸钠干燥，使用乙酸乙酯作为洗脱剂，通过硅胶柱色谱法分离提纯得到喜树碱前药，其结构式为：
[0017][0018]
喜树碱前药的合成路线为：
[0019][0020]
在本发明的一些实施例中，所述双键改性的羟基磷灰石的的制备过程中，羟基磷灰石、六亚甲基二异氰酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1：1-3：3-10，整个反应过程的反应温度为45-60℃，在冷凝回流和氮气保护条件下加热时间为6-15h，干燥温度为35-50℃，干燥时间为12-36h。；
[0021]
所述喜树碱前药的制备过程中，喜树碱、4-二甲氨基吡啶三光气和hama的摩尔比为1：2-5：0.25-3：1-3，用水和盐水各洗涤次数为1-3次。
[0022]
在本发明的一些实施例中，所述2-((2-羟乙基)二磺酰基)甲基丙烯酸乙酯(hema)的制备方法包括以下步骤：将双(2-羟乙基)二硫化物、三乙胺溶于无水四氢呋喃中，在冰浴和氮气保护下滴加一定量的甲基丙烯酰氯，滴加完成后转移至室温搅拌过夜，过滤并蒸发溶剂后，用乙酸乙酯稀释残留物，依次用水和盐水洗涤数次，收集有机层并用无水na2so4干燥，以乙酸乙酯和石油醚混合溶剂为洗脱剂，通过硅胶柱色谱法分离提纯得到所述2-((2-羟乙基)二磺酰基)甲基丙烯酸乙酯(hema)，其结构式为：
[0023][0024]
所述hema的合成路线为：
[0025][0026]
在本发明的一些实施例中，所述双(2-羟乙基)二硫化物、甲基丙烯酰氯和三乙胺摩尔比为1：1：1.5，用水和盐水各洗涤次数为2-3次，洗脱剂石油醚和乙酸乙酯的体积比为2：1，冰浴温度为零下10-零下20℃。
[0027]
在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)具体包括以下步骤：将双键改性的羟基磷灰石、喜树碱前药和偶氮二异丁腈溶于无水n’n-二甲基甲酰胺封装，氮气下冷冻脱气三次，并在真空下进行火焰密封后，油浴加热反应后冷却以终止反应，用二氯甲烷洗涤多次并收
集粉末，干燥粉碎，即得所述喜树碱前药改性的羟基磷灰石，其结构式为:
[0028][0029]
所述喜树碱前药改性羟基磷灰石的合成路线为：
[0030][0031]
所述步骤(2)具体包括以下步骤：将羟基磷灰石、姜黄素在无水四氢呋喃中溶解，滴加三乙胺，在冰浴和氮气保护下注射加入草酰氯，冰浴搅拌后转移至室温搅拌过夜，将悬浊液抽滤，用二氯甲烷洗涤至上清液接近无色，收集沉淀物，干燥粉碎，即得所述姜黄素改性的羟基磷灰石，其结构式如下：
[0032][0033]
姜黄素改性纳米羟基磷灰石ha-cur的合成路线为：
[0034][0035]
所述步骤(3)中，聚甲基丙烯酸甲酯预聚物溶液的制备方法包括以下步骤：将溶解引发剂的甲基丙烯酸甲酯溶液水浴加热一定时间后，冷却使反应终止。
[0036]
在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)中，双键改性羟基磷灰石、喜树碱前药和偶氮二异丁腈的摩尔比为1：2-5：0.1-0.5，油浴加热反应温度为65-85℃，反应时间为24h-48h，干燥温度为50-70℃，干燥时间为12-36h，冷冻温度为零下80-零下50℃；
[0037]
所述步骤(2)中，羟基磷灰石、姜黄素、三乙胺和草酰氯的摩尔比为1：1-3：4.5：2-3，在零下20-零下10℃冰浴搅拌的时间为30min，且反应在避光的条件下进行，反应温度为25-45℃，反应时间为24-72h，干燥温度为30-40℃，干燥时间为12-24h；
[0038]
所述步骤(3)中，聚甲基丙烯酸甲酯预聚物溶液的制备过程中，引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰，引发剂与甲基丙烯酸甲酯单体的质量比为0.5％-2％，水浴加热温度为70-90℃，水浴加热时间为15-30min,冷却温度为5-10℃，冷却时间为5-15min。
[0039]
在本发明的一些实施例中，所述液相和固相的质量比为1：0.05-0.5，姜黄素改性的羟基磷灰石和喜树碱前药改性的羟基磷灰石的质量比为1：1，过氧化二苯甲酰的质量为聚甲基丙烯酸甲酯预聚物溶液质量的0.2％-1.5％，n,n-二甲基苯胺的质量为聚甲基丙烯酸甲酯预聚物溶液质量的1％-3％，固化温度为36-37℃，固化时间为15-60min。
[0040]
在本发明的另一方面，本发明提出了一种根据所述的低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法制备得到的低放热刺激响应型可注射骨水泥。
[0041]
在本发明的另一方面，本发明提出了所述的一种低放热刺激响应型可注射骨水泥在制备用于治疗转移瘤的植入材料的应用。
[0042]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0043]
1)本发明中，制备了药物分子姜黄素和喜树碱接枝的羟基磷灰石粉末作为固相，与液相聚甲基丙烯酸甲酯预聚物溶液混合并充分分散。同时，加入一定量的过氧化二苯甲酰(bpo)氧化剂、n,n-二甲基苯胺(dma)还原剂，得到了一种低放热、肿瘤微环境刺激响应释放药物分子的可注射骨水泥。兼具抗肿瘤和抗菌消炎双重作用，各步反应均安全可靠，操作简便，各步转化率均较高。
[0044]
1)将双键改性的羟基磷灰石与喜树碱前药(cptm)通过自由基聚合的方式接枝，制备了ha-cpt。通过二硫键和草酸酯键将药物分子和羟基磷灰石共价结合，在肿瘤部位过量谷胱甘肽微环境诱导下二硫键断裂释放喜树碱药物分子。将羟基磷灰石与姜黄素分子通过草酸酯键连接，制备了ha-cur。肿瘤部位过量过氧化氢微环境会诱导草酸酯键断裂，释放姜黄素药物分子。同时，通过两种药物分子的连接，增强羟基磷灰石与聚合物的界面结合性，改善了其在聚合物中的分散性。其次，两种药物分子(喜树碱前药和姜黄素)和骨水泥协同作用，促进了转移瘤的治疗和骨骼的修复。
[0045]
2)本发明建立bpo和dma的自由基聚合体系，降低聚合温度的同时减少热量释放，并与作为散热剂的两种改性羟基磷灰石协同作用，使聚合最高温度降低至44℃以下(即聚合过程放热低于44℃以下)，降低了大量放热致使组织的损伤的风险。
[0046]
3)将药物分子改性羟基磷灰石作为填料分散在聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥中，不仅改善了骨水泥的生物活性，而且可借助肿瘤微环境诱导化学键的断裂缓慢释放两种药物分子，延长了药物的作用时间，有效减少给药次数以达到长期抗肿瘤功效。同时，姜黄素还具有抗菌消炎的作用，可以有效降低骨水泥植入后细菌感染的风险。
[0047]
4)本发明制备的骨水泥兼具良好的生物相容性、可注射性和药物释放特性，具有可观的应用前景。
附图说明
[0048]
图1是本发明实施例中一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备过程示意图；
[0049]
图2为本发明实施例1中羟基磷灰石(ha)、姜黄素(cur)和姜黄素改性的羟基磷灰石(ha-cur)的ft-ir图谱；
[0050]
图3为本发明实施例1中hema的核磁共振氢谱图；
[0051]
图4为本发明实施例1中喜树碱前药(cptm)的核磁共振氢谱图；
[0052]
图5为本发明实施例1中羟基磷灰石(ha)、异氰酸酯基改性羟基磷灰石(ha-nco)和双键改性的羟基磷灰石(ha-ch＝ch2)的ft-ir图谱；
[0053]
图6为本发明实施例1中双键改性的羟基磷灰石(ha-ch＝ch2)、喜树碱前药(cptm)和喜树碱前药改性的羟基磷灰石(ha-cpt)的ft-ir图谱；
[0054]
图7为本发明实施例1中羟基磷灰石(ha)、姜黄素改性的羟基磷灰石(ha-cur)的热失重图；
[0055]
图8为本发明实施例1-4中四组低放热刺激响应型可注射骨水泥的温度-时间图；
[0056]
图9为本发明实施例1-4中四组低放热刺激响应型可注射骨水泥的凝结时间图；
[0057]
图10为本发明实施例1-4中四组低放热刺激响应型可注射骨水泥的抗压强度图；
[0058]
图11中，(a)为本发明实施例2中低放热刺激响应型可注射骨水泥的扫描电镜图，(b)为本发明实施例4中低放热刺激响应型可注射骨水泥的扫描电镜图，(c)为本发明实施例2中低放热刺激响应型可注射骨水泥在人模拟体液sbf中浸泡10天后的扫描电镜图，(d)为本发明实施例4中低放热刺激响应型可注射骨水泥在人模拟体液sbf中浸泡10天后的扫描电镜图；
[0059]
图12为本发明实施例中1-4中四组低放热刺激响应型可注射骨水泥在模拟肿瘤h2o2微环境的姜黄素的累计释放率图；
[0060]
图13为本发明实施例中1-4中四组低放热刺激响应型可注射骨水泥的抗氧化性图；
[0061]
图14为本发明实施例中1-4中四组低放热刺激响应型可注射骨水泥在模拟肿瘤过量谷胱甘肽微环境的喜树碱的累计释放率图；
[0062]
图15为本发明实施例中1-4中四组低放热刺激响应型可注射骨水泥的可注射性图。
具体实施方式
[0063]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0064]
实施例1
[0065]
一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法，包括以下步骤：
[0066]
(1)姜黄素改性的羟基磷灰石(ha-cur)的合成：将1g纳米羟基磷灰石(ha)、0.73g姜黄素(cur)和在20ml无水四氢呋喃thf中溶解，滴加0.9g三乙胺(tea)，在零下15℃冰浴和氮气保护下搅拌大约15min后注射加入0.75g草酰氯，继续搅拌30min后转移至室温搅拌过夜。将悬浊液抽滤，用二氯甲烷洗涤至上清液接近于无色，收集沉淀物，40℃真空干燥24h，用研钵研磨粉碎，得到橙红色固体粉末ha-cur。
[0067]
如图2所示，在1760cm-1
处新出现的羰基吸收峰，证明了ha-cur的成功合成。
[0068]
如图7所示，经计算，姜黄素的接枝率为46％。
[0069]
(2)双键改性的羟基磷灰石(ha-ch＝ch2)的合成：将1g羟基磷灰石(ha)、1g六亚甲基二异氰酸酯(hdi)和2滴二月桂酸二丁基锡(dbtdl)溶解在10ml无水n’n-二甲基甲酰胺(dmf)中，在冷凝回流和氮气保护条件下50℃油浴中反应8h，得到异氰酸酯基改性羟基磷灰石(ha-nco)。将1.30g甲基丙烯酸羟乙酯(hema)溶于2ml dmf中，缓慢注射入上述反应体系
中，搅拌过夜后离心，并用二氯甲烷离心-再分散循环分离颗粒多次，收集粉末放入35℃真空烘箱充分干燥24h，用研钵研磨粉碎，得到白色粉末ha-ch＝ch2。
[0070]
如图5所示，通过在2273cm-1
处的-nco的吸收峰，证明了ha-nco的成功合成。通过1680cm-1
处碳碳双键的吸收峰和1729cm-1
处羰基的吸收峰的出现，以及异氰酸酯基吸收峰的消失证明了ha-ch＝ch2的成功合成。
[0071]
(3)hema的合成：将2.5g双(2-羟乙基)二硫化物、2.4g三乙胺溶于无水50mlthf中，在0℃冰浴和氮气保护下，将1.67g甲基丙烯酰氯溶于30ml无水thf并滴入上述体系中，滴加完成后转移至室温搅拌过夜。过滤并蒸发溶剂后，用乙酸乙酯稀释残留物，并分别用水和盐水各洗涤2次，收集有机层并用无水na2so4干燥。以乙酸乙酯：石油醚＝2：1(v/v)混合溶剂为洗脱剂，通过硅胶柱色谱法分离提纯得到最终产物淡黄色液体hema。
[0072]
如图3所示，通过反应后新生成的双键和甲基等吸收峰证明产物hema的成功合成。
[0073]
(4)喜树碱前药(cptm)的合成：将0.9g的喜树碱和0.75g 4-二甲氨基吡啶溶于8ml无水dcm中，在氮气氛围下注入0.3g三光气，并在室温下搅拌2h以充分活化。通过恒压滴液漏斗滴加0.47g hema后，将反应混合物搅拌过夜。过滤并在旋转蒸发器上旋干溶剂，用乙酸乙酯稀释粗产物，依次用水洗涤1次和盐水洗涤2次，收集有机层并用无水na2so4干燥。使用乙酸乙酯作为洗脱剂，通过硅胶柱色谱法分离提纯得到最终产物浅黄色固体粉末cptm。
[0074]
如图4所示，通过反应后cpt和hema的各个吸收峰证明产物cptm的成功合成。
[0075]
(5)喜树碱前药改性的羟基磷灰石(ha-cpt)的合成：将1g双键改性羟基磷灰石(ha-ch＝ch2)、1.2g喜树碱前药(cptm)和15mg偶氮二异丁腈(aibn)溶于20ml无水dmf并装入封管中。在氮气氛围和零下80℃条件下冷冻脱气三次，并在真空下进行火焰密封，75℃油浴中反应24h后冷却以终止反应，用二氯甲烷洗涤并离心-再分散循环分离颗粒多次，收集粉末放入45℃真空烘箱中充分干燥18h，用研钵研磨粉碎，得到淡黄色粉末ha-cptm。
[0076]
如图6所示，通过在1760cm-1
出现的羰基峰证明双键羟基磷灰石与喜树碱前药的成功聚合。
[0077]
(6)聚甲基丙烯酸甲酯预聚物溶液的制备：将100mg过氧化二苯甲酰(bpo)溶解在20g甲基丙烯酸甲酯溶液中，置于锥形瓶中75℃水浴加热20min后，停止加热，并将锥形瓶置于冷水中冷却使反应终止。
[0078]
(7)骨水泥的制备：以2g甲基丙烯酸甲酯预聚液为液相，以10mg过氧化二苯甲酰(bpo)和两种改性羟基磷灰石作为固相，其中，ha-cur的质量的质量为50mg，ha-cpt的质量为50mg。加入10mg的n,n-二甲基苯(dma)后，将两相充分搅拌至混合均匀注入模具中。置于37℃烘箱中加热固化，脱模后得到最终骨水泥样品。
[0079]
实施例2
[0080]
本实施例的一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法与实施例1的不同之处在于，在本实施例中，ha-cur的质量的质量为100mg，ha-cpt的质量为100mg。
[0081]
实施例3
[0082]
本实施例的一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法与实施例1的不同之处在于，在本实施例中，ha-cur的质量的质量为150mg，ha-cpt的质量为150mg。
[0083]
实施例4
[0084]
本实施例的一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法与实施例1的不同之
处在于，在本实施例中，ha-cur的质量的质量为200mg，ha-cpt的质量为200mg。
[0085]
实施例1-4中固相的含量如下表所示：
[0086]
表1实施例1-4中固相含量表
[0087][0088]
如图8所示，聚合过程中的最高温度均低于45℃，远低于外科植入物
‑‑
丙烯酸树脂水泥(iso-5833)国际标准中小于90℃的要求。可以避免固化过程中大量放热导致的组织损伤。
[0089]
如图9所示，按照外科植入物
‑‑
丙烯酸树脂水泥(iso-5833)国际标准中的方法测得4组骨水泥凝结时间在10-13min之间，均达到了外科植入物
‑‑
丙烯酸树脂水泥(iso-5833)国际标准中小于15min的要求。
[0090]
如图10所示，骨水泥样条均为直径6mm、高12mm的圆柱体。按照外科植入物
‑‑
丙烯酸树脂水泥(iso-5833)国际标准中的试验要求测得骨水泥样条的抗压力学性能，其中，实施例1-3的骨水泥的强度均达到了国标iso-5833中70mpa的要求，具有良好的力学性能，可用于承重。
[0091]
如图11所示，通过电镜图表明在sbf浸泡过后骨水泥表面出现了更多粗糙的晶状结构，表明了更多的磷酸钙盐沉积，其生物活性得到了改善。此外，在浸泡过后出现了更多的孔隙结构，更加有利于毛细血管的定植及药物的释放。
[0092]
如图12所示，将等质量的骨水泥颗粒浸泡在含300um h2o2的乙醇和水体积比为1：1的混合溶液中，通过检测不同时间紫外可见吸收光谱在425nm处吸收峰的变化计算出随着药物改性羟基磷灰石含量增加，其姜黄素的释放率也在上升，其中20％组7天后的最终释放率可达74％左右。
[0093]
如图13所示，将配制含100um的dpph溶于含300um h2o2乙醇溶液，并加入等质量的骨水泥颗粒。通过紫外可见吸收光谱在517nm处吸收峰的变化计算其对于dpph的淬灭率。随载药羟基磷灰石含量的增加，dpph自由基清除率也在逐步增加，表明其具有良好的抗氧化性，可用于肿瘤部位过量的活性氧。
[0094]
如图14所示，将等质量的骨水泥颗粒浸泡在10mm二硫苏糖醇(dtt)的乙醇溶液中，不同时间后通过紫外可见吸收光谱在368nm处吸收峰的变化计算出随着药物改性羟基磷灰石含量增加，其喜树碱的释放率也在递增，其中20％组7天后的最终释放率可达52％左右。
[0095]
图15为本发明实施例中四组骨水泥的可注射性图。结果表明四组骨水泥均具有良好的可注射性。
[0096]
对实施例1-4制得的骨水泥和对照组对肿瘤细胞的细胞毒性进行试验。将人骨肉
瘤细胞与不同组骨水泥注入培养液中，在37℃条件下培养24h后，用pbs缓冲液和dmem完全培养液冲洗细胞，加入mtt检测细胞毒性。
[0097]
表2实施例1-4制得的骨水泥和对照组对肿瘤细胞的细胞毒性检测结果表
[0098]
试验组人骨肉瘤细胞(hos)细胞存活率对照组100％实施例148.7％实施例234.8％实施例320.3％实施例411.5％
[0099]
结果表明，随改性羟基磷灰石增加，对肿瘤细胞具有良好的杀伤作用。
[0100]
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将双键改性的羟基磷灰石与喜树碱前药通过自由基聚合的方式接枝，制备了喜树碱前药改性的羟基磷灰石；(2)将羟基磷灰石与姜黄素分子通过草酸酯键连接，制备了姜黄素改性的羟基磷灰石；(3)以聚甲基丙烯酸甲酯预聚物溶液作为液相，以喜树碱前药改性的羟基磷灰石和姜黄素改性的羟基磷灰石的混合物作为固相，添加过氧化二苯甲酰和n,n-二甲基苯胺后，进行充分搅拌分散，固化得到骨水泥。2.根据权利要求1所述的一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中：双键改性的羟基磷灰石的制备方法包括以下步骤：将羟基磷灰石、六亚甲基二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡溶解在无水n’n-二甲基甲酰胺中，在冷凝回流和氮气保护条件下加热一定时间，将甲基丙烯酸羟乙酯溶于n’n-二甲基甲酰胺中，注射入上述体系中，搅拌过夜后离心，用二氯甲烷洗涤多次并收集粉末，充分干燥，用研钵研磨粉碎，得到双键改性的羟基磷灰石；喜树碱前药的制备方法包括以下步骤：将喜树碱和4-二甲氨基吡啶溶于无水二氯甲烷中，在氮气氛围下注射加入三光气，并在室温下搅拌，滴加2-((2-羟乙基)二磺酰基)甲基丙烯酸乙酯后，将反应混合物搅拌过夜，过滤并蒸发溶剂，用乙酸乙酯稀释粗产物，依次用水和盐水各洗涤数次，收集有机层并用无水硫酸钠干燥，使用乙酸乙酯作为洗脱剂，通过硅胶柱色谱法分离提纯得到喜树碱前药。3.根据权利要求2所述的一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法，其特征在于：所述双键改性的羟基磷灰石的的制备过程中，羟基磷灰石、六亚甲基二异氰酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1：1-3：3-10，整个反应过程的反应温度为45-60℃，在冷凝回流和氮气保护条件下加热时间为6-15h，干燥温度为35-50℃，干燥时间为12-36h；所述喜树碱前药的制备过程中，喜树碱、4-二甲氨基吡啶三光气和2-((2-羟乙基)二磺酰基)甲基丙烯酸乙酯的摩尔比为1：2-5：0.25-3：1-3，用水和盐水各洗涤次数为1-3次。4.根据权利要求2所述的一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法，其特征在于，所述2-((2-羟乙基)二磺酰基)甲基丙烯酸乙酯的制备方法包括以下步骤：将双(2-羟乙基)二硫化物、三乙胺溶于无水四氢呋喃中，在冰浴和氮气保护下滴加一定量的甲基丙烯酰氯，滴加完成后转移至室温搅拌过夜，过滤并蒸发溶剂后，用乙酸乙酯稀释残留物，依次用水和盐水洗涤数次，收集有机层并用无水na2so4干燥，以乙酸乙酯和石油醚混合溶剂为洗脱剂，通过硅胶柱色谱法分离提纯得到所述2-((2-羟乙基)二磺酰基)甲基丙烯酸乙酯。5.根据权利要求4所述的一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法，其特征在于：所述双(2-羟乙基)二硫化物、甲基丙烯酰氯和三乙胺摩尔比为1：1：1.5，用水和盐水各洗涤次数为2-3次，洗脱剂石油醚和乙酸乙酯的体积比为2：1，冰浴温度为零下10-零下20℃。6.根据权利要求1所述的一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括以下步骤：将双键改性的羟基磷灰石、喜树碱前药和偶氮二异丁
腈溶于无水n’n-二甲基甲酰胺封装，氮气下冷冻脱气三次，并在真空下进行火焰密封后，油浴加热反应后冷却以终止反应，用二氯甲烷洗涤多次并收集粉末，干燥粉碎，即得所述喜树碱前药改性的羟基磷灰石；所述步骤(2)具体包括以下步骤：将羟基磷灰石、姜黄素在无水四氢呋喃中溶解，滴加三乙胺，在冰浴和氮气保护下注射加入草酰氯，冰浴搅拌后转移至室温搅拌过夜，将悬浊液抽滤，用二氯甲烷洗涤至上清液接近无色，收集沉淀物，干燥粉碎，即得所述姜黄素改性的羟基磷灰石；所述步骤(3)中，聚甲基丙烯酸甲酯预聚物溶液的制备方法包括以下步骤：将溶解引发剂的甲基丙烯酸甲酯溶液水浴加热一定时间后，冷却使反应终止。7.根据权利要求6所述的一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，双键改性羟基磷灰石、喜树碱前药和偶氮二异丁腈的摩尔比为1：2-5：0.1-0.5，油浴加热反应温度为65-85℃，反应时间为24h-48h，干燥温度为50-70℃，干燥时间为12-36h，冷冻脱气的温度为零下80-零下50℃。所述步骤(2)中，羟基磷灰石、姜黄素、三乙胺和草酰氯的摩尔比为1：1-3：4.5：2-3，在零下20-零下10℃冰浴中搅拌的时间为30min，且反应在避光的条件下进行，反应温度为25-45℃，反应时间为24-72h，干燥温度为30-40℃，干燥时间为12-24h；所述步骤(3)中，聚甲基丙烯酸甲酯预聚物溶液的制备过程中，引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰，引发剂与甲基丙烯酸甲酯单体的质量比为0.5％-2％，水浴加热温度为70-90℃，水浴加热时间为15-30min,冷却温度为5-10℃，冷却时间为5-15min。8.根据权利要求1所述的一种低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法，其特征在于：所述液相和固相的质量比为1：0.05-0.5，姜黄素改性的羟基磷灰石和喜树碱前药改性的羟基磷灰石的质量比为1：1，过氧化二苯甲酰的质量为聚甲基丙烯酸甲酯预聚物溶液质量的0.2％-1.5％，n,n-二甲基苯胺的质量为聚甲基丙烯酸甲酯预聚物溶液质量的1％-3％，固化温度为36-37℃，固化时间为15-60min。9.一种根据权利要求1-8任一项所述的低放热刺激响应型可注射骨水泥的制备方法制备得到的低放热刺激响应型可注射骨水泥。10.根据权利要求9所述的一种低放热刺激响应型可注射骨水泥在制备用于治疗转移瘤的植入材料的应用。

技术总结
本发明公开了一种低放热刺激响应型可注射骨水泥及其制备方法和用途，所述方法包括以下步骤：将双键改性的羟基磷灰石与喜树碱前药通过自由基聚合的方式接枝，制备了喜树碱前药改性的羟基磷灰石；将羟基磷灰石与姜黄素分子通过草酸酯键连接，制备了姜黄素改性的羟基磷灰石；以聚甲基丙烯酸甲酯预聚物溶液作为液相，以喜树碱前药改性的羟基磷灰石和姜黄素改性的羟基磷灰石的混合物作为固相，添加过氧化二苯甲酰和N,N-二甲基苯胺后，进行充分搅拌分散，固化得到骨水泥。本发明其通过两种药物分子和骨水泥协同作用，促进了转移瘤的治疗和骨骼的修复。骼的修复。骼的修复。


技术研发人员：殷俊 赵化鹏 江文龙 李庆杰 闫金浩
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/9/20