[发明专利]一种高钙磷无机材料含量的有机无机纳米仿生复合材料的制备方法

说明书

本发明运用仿生材料学的原理，从结构和组成的方面来设计和合成用于医用植入体的复合材料。所使用的复合材料为有机材料聚醚酮酮(PEKK)和无机材钙磷无机材料纳米仿生复合材料。该纳米复合材料基于钙磷无机材料合成高分子聚PEKK。其合成技术是通过控制反应的条件，让高分子聚醚酮酮在钙磷无机材料的表面生成，亦即生成的高分子聚醚酮酮包裹住钙磷无机材料。其特征是在化学合成过程中，纳米钙磷无机材料保持完好，得以包裹。合成的复合材料的特征是可以调控钙磷无机材料质在复合材料中的含量在0‑80%范围内，并且保证钙磷无机材料的高度分散性。复合材料通过模压成型后具有有益的细胞相容性和与人体骨骼相似的力学性能。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，主要是一种有机无机复合材料的制备方法，特别是高钙磷无机材料含量且均匀分布的钙磷无机材料和聚醚酮酮复合材料的制备方法。

背景技术

金属作为骨科用材，历史悠久，已为世人接受。但是，早在70年代就有科学实验证明，金属微粒在血液中被检测出，有害于身体健康。对人体造成的危害，虽有报道，但没有被重视。近年来的报道突然增多，引起高度了重视。如世界某大公司（强生）的人造金属胯骨于2010年在世界范围内造成的医疗事故，才迫使医院醒悟，开始寻找取代金属的骨科材料。如美国2012-2013起已经有90%以上医院不再使用人造金属胯骨，而使用陶瓷或陶瓷加高分子材料生产的人造胯骨。其根本原因是人体对金属材料有极大排斥性。因为人体的骨材料与金属的生物兼容性或生物相容性很差。除此之外，金属的物理和力学性能也和人骨相差甚远，在和金属接触部位以及周边的人骨，会逐渐变质、老化乃至坏死。

其实强生事件只是众多事件中产生影响极大的一例。如英国某医院使用了强生的人造金属胯骨后，有50%的患者需要2次手术。此事件在全世界范围内影响极大，已经造成了对“金属植入物”的“恐惧症”。虽然是个别事件和个别产品引发的事故，但已经对金属植入物的名声带来了毁灭性的影响。2013年中旬，强生宣布不再研发生产金属类的骨科植入物，很说明问题。这件事本身为新材料提供了新的发展机遇。

新的骨科材料应该做到和人体骨组织的三个相容性/兼容性，即生物相容性好：使得人体不把植入物视为“外来物或敌人”进行“攻击”；生物物理兼容性好：植入物能与体内原有的组织结构有机的兼容，起到植入物应该起到的生物物理作用；（c）力学兼容性好：即具有和被置换器官相当的力学性能。在过去的60年中，特别是近20年，从世界上发表的论文和专利来看，几乎全都在生物相容性上做文章（如视为世界经典的增加生物相容性的方法就是用hydroxyapatite涂覆在金属表面）。即便是进行如此大量的研究，生物相容性的问题还是没有解决好。除了生物相容性的工作做得不错，对于问题生物物理兼容性有一点研究，对于力学兼容性研究的人则更少而且难度高，存在问题很多。本研究试图从植入体材料生物力学相容性的角度设计制备一种新的有机无机纳米复合材料用于植入体的制造。

发明内容

本发明专利运用仿生材料学的原理，从结构和组成的方面来设计和合成用于植入体植入体的复合材料。制备的复合材料为有机高分子聚醚酮酮(PEKK)和无机钙磷纳米颗粒材料组成的复合材料。该纳米复合材料制备过程是以钙磷无机材料（分子式是H_kCa _lP_mO_n，其中的 k, l, m, n 之间的比例是个变数）为起始材料合成高分子PEKK。复合材料中钙磷无机材料的含量高时，可以达到人体自然骨骼中钙磷无机材料的含量，同时合成的复合材料因PEKK的存在而具备优异的力学性能。为了达到上述目的，本发明提供了一种高分子聚醚酮酮和钙磷无机纳米颗粒复合材料的制备方法，具体如下：

步骤一、反应容器中加入溶剂如二氯乙烷(DCE)和催化剂如三氯化铝，通保护气体如氮气，保持反应体系为-50℃~0℃，搅拌混匀；

步骤二、将钙磷无机纳米材料加入到反应体系中搅拌混合均匀；