本发明涉及生物医学材料领域，具体是涉及一种甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯改性的抗菌骨水泥。
背景技术：
1、在骨科手术中，聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)骨水泥作为一种常用的生物医学材料，广泛应用于关节置换术和椎体成形术等手术过程。然而，其抗菌活性不足一直是一个备受关注的问题。金黄色葡萄球菌是骨科中最常见的致病菌，可能导致术后感染、愈合延迟甚至手术失败，严重影响患者的预后和生活质量。为应对这一严峻挑战，传统的改进方法是将抗生素混入骨水泥中制成载抗生素骨水泥(albc)。然而，这种方法存在抗生素爆发性释放和细菌耐药性等问题，限制了其在临床应用中的进一步使用。在此背景下，新型抗菌骨水泥的研发已成为骨科领域的热点之一。
2、非浸出性骨水泥(nlbc)通过共价连接或物理吸附将抗菌物质与pmma骨架相结合，使抗菌物质在体内不释放，而是通过接触杀菌，从而避免上述问题。目前，主流的nlbc主要包括两大类：季铵盐化合物和杂环化合物。其中，作为杂环化合物的一种，呋喃类衍生物因其良好的抗菌活性而得到广泛研究。然而目前尚无抗菌活性、机械强度和生物相容性方面俱佳的nlbc，通常需要在其他方面做出妥协以优先考虑某一性能，限制了nlbc的进一步研究和应用。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种在各方面均表现优异的新型抗菌骨水泥。本发明将3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮(dhf)与甲基丙烯酸(maa)共价连接，制备了一种新型单体，即甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯(dhf-maa)，这是一种易溶于甲基丙烯酸甲酯(mma)的油状液体。所得dhf-maa用于骨水泥的液相改性，最终制备得到一种dhf-maa改性的抗菌骨水泥，这是一种新型nlbc。dhf-maa改性的骨水泥抗菌活性、力学强度和生物相容性俱佳，其优异的性能表明其在临床应用中具有广阔的前景。
2、为达到本发明的目的，本发明所述甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯改性的抗菌骨水泥是将dhf-maa加入到骨水泥中所得。
3、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述骨水泥是聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)骨水泥。
4、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥包括固相和液相，固液比1.5-2.5：1。
5、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述骨水泥中dhf-maa的浓度大于等于2.5％，例如大于等于5％，又如大于等于7.5％，优选大于等于9％，更优选大于等于10％，其中，所述骨水泥中dhf-maa的浓度是按dhf-maa在骨水泥液相中的质量比例计算的。
6、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述dhf-mma的制备方法为：
7、(1)向二氯甲烷中加入dhf和maa，然后，加入edci和dmap，并在室温下搅拌；
8、(2)步骤(1)的反应完成后，除去二氯甲烷，将剩余产物溶解在乙酸乙酯中，萃取，干燥有机层，除去溶剂，然后纯化粗产物，以获得最终产物dhf-maa。
9、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述dhf-mma的制备方法步骤(1)中二氯甲烷、dhf和maa的体积摩尔比为40-60毫升：25-35毫摩尔：30-40毫摩尔。
10、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述dhf-mma的制备方法步骤(1)中maa、edci和dmap的摩尔比为5-7：5-7：1。
11、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述dhf-mma的制备方法步骤(2)中除去二氯甲烷是使用旋转蒸发器在35-45℃下进行。
12、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述dhf-mma的制备方法步骤(2)中萃取是使用盐酸和碳酸钠溶液进行。
13、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述dhf-mma的制备方法步骤(2)中用无水硫酸钠干燥有机层。
14、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述dhf-mma的制备方法步骤(2)中除去溶剂是使用旋转蒸发器在50℃下进行。
15、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述dhf-mma的制备方法步骤(2)中通过硅胶柱色谱法纯化粗产物。
16、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述将dhf-maa加入到骨水泥中具体步骤如下：将dhf-maa加入到骨水泥的液相中，充分摇匀后，与骨水泥的固相混合并搅拌均匀，然后将混合物倒入模具中，固化后，脱模得到骨水泥样品。
17、本发明所制备的dhf-mma改性骨水泥样品进行了机械性能和抗菌活性测试，并制备了浸出液以进行生物相容性评价，其抗压强度满足iso5833标准，抗菌活性强，含有10％dhf-mma的改性骨水泥的抗菌活性为100％，且其生物相容性较好，无溶血活性。
1.一种甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯改性的抗菌骨水泥，其特征在于，所述甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯改性的抗菌骨水泥是将dhf-maa加入到骨水泥中所得。
2.根据权利要求1所述的甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯改性的抗菌骨水泥，其特征在于，所述骨水泥是聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥。
3.根据权利要求2所述的甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯改性的抗菌骨水泥，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥包括固相和液相，固液比1.5-2.5：1。
4.根据权利要求1所述的甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯改性的抗菌骨水泥，其特征在于，所述骨水泥中dhf-maa的浓度大于等于2.5％，例如大于等于5％，又如大于等于7.5％，优选大于等于9％，更优选大于等于10％，其中，所述骨水泥中dhf-maa的浓度是按dhf-maa在骨水泥液相中的质量比例计算的。
5.根据权利要求1所述的甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯改性的抗菌骨水泥，其特征在于，所述dhf-mma的制备方法为：
6.根据权利要求5所述的甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯改性的抗菌骨水泥，其特征在于，所述dhf-mma的制备方法步骤(1)中二氯甲烷、dhf和maa的体积摩尔比为40-60毫升：25-35毫摩尔：30-40毫摩尔。
7.根据权利要求5所述的甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯改性的抗菌骨水泥，其特征在于，所述dhf-mma的制备方法步骤(1)中maa、edci和dmap的摩尔比为5-7：5-7：1。
8.根据权利要求5所述的甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯改性的抗菌骨水泥，其特征在于，所述dhf-mma的制备方法步骤(2)中除去二氯甲烷是使用旋转蒸发器在35-45℃下进行；优选地，所述dhf-mma的制备方法步骤(2)中萃取是使用盐酸和碳酸钠溶液进行；优选地，所述dhf-mma的制备方法步骤(2)中用无水硫酸钠干燥有机层；优选地，所述dhf-mma的制备方法步骤(2)中除去溶剂是使用旋转蒸发器在50℃下进行。
9.根据权利要求5所述的甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯改性的抗菌骨水泥，其特征在于，所述dhf-mma的制备方法步骤(2)中通过硅胶柱色谱法纯化粗产物。
10.根据权利要求1所述的甲基丙烯酸3,4-二氯-5-羟基-5h-呋喃-2-酮酯改性的抗菌骨水泥，其特征在于，所述将dhf-maa加入到骨水泥中具体步骤如下：将dhf-maa加入到骨水泥的液相中，充分摇匀后，与骨水泥的固相混合并搅拌均匀，然后将混合物倒入模具中，固化后，脱模得到骨水泥样品。
