[发明专利]生物功能化表面改性的聚醚醚酮材料及其制备方法与应用

说明书

本发明通过联合强酸酸化的方法，对骨科生物材料PEEK片进行生物功能化改性，赋予其促进骨髓间充质干细胞成骨分化及骨矿化同时具有抑制炎症因子的分泌的生物活性。该PEEK表面改性方法简单、成本低、制备的PEEK植入物具备多种生物功能，有望促进PEEK骨科植入物体内骨整合同时减少PEEK片植入体内后因早期过度的炎症反应引起的松动相关并发症。

技术领域

本发明属于生物医用高分子材料技术领域，具体涉及一种生物功能化表面改性的聚醚醚酮材料及其制备方法与应用。

背景技术

一个完美的骨科种植体植入种植体后应避免并发症的发生。Goodman (GoodmanSB，Biomaterials 2013,34(13):3174-3183)提出骨科生物涂层植入物在涂料未来重点提高骨整合，减少慢性炎症反应。韩(Han,Biomaterials,2010. 31(13):p.3465-70.)认为，优良的骨科假体不仅要有促进骨组织生长的潜能，而且要具有良好的生物相容性。总之，对骨科内植入表面功能化改性不仅要要抑制植入物周围炎症反应，还需提高植入物骨整合。

目前构建骨科假体体外实验大多局限于促进成骨性能研究，但机体对假体的反应是非常复杂的，有些修饰的骨科假体体外实验促进成骨效果较好，但体内骨整合实验却不太理想，主要原因在于体外很难模拟一个体内环境。机体对内植物的炎症反应被认为影响假体体内性能的重要因素，基于此生物材料的设计应该基于避免宿主的炎症免疫反应。同时目前评价内植物材料的骨结合研究主要采用材料与骨髓间充质干细胞或成骨细胞在成骨诱导液刺激的的单因素培养模型，通过成骨分化指标(碱性磷酸酶，茜素红以及骨形态发生蛋白-2等成骨相关基因的表达)来评价，并没有考虑到内植入物及生物功能化的内植物对宿主的固有炎症反应。宿主对内植物的炎症反应能够很大程度上影响内置物在体内的性能尤其是骨整合，也即是骨髓间充质干细胞成骨分化。

聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)是一种半结晶线性多环芳香热塑性塑料，由英国科学家于1978年首先开发(Ma，Int J Mol Sci. 2014；15(4):5426-5445.)。PEEK的分子结构以芳香分子为主干并在芳香环之间连接有酮和酯官能基团，这种特殊的化学结构使PEEK表现出稳定的物理和化学性质，如耐高温、耐磨、耐燃烧、耐水解、耐化学药品等(Luo，J Mech Behav Biomed Mater.2014；29:103-113.12-15；Kurtz SM，Biomaterials.2007；28(32): 4845-4869.。PEEK具有良好的体外和体内生物相容性，无毒性、无致畸、无致突变、致癌效应，而且放射线可以透过，磁共振扫也不会产生伪影。目前，PEEK 及其复合材料已成为材料学家和骨科专家研究的热点，且已有椎间融合器、人工关节假体等应用于临床并取得了良好的近期随访效果。然而，PEEK是生物惰性及疏水性的，缺乏生物活性，植入体内后不能很好地与宿主骨进行骨整合，极大地限制了其在临床上的广泛应用。

因此对于聚醚醚酮生物材料表面改性应该同时具备促进聚醚醚酮骨整合同时抑制炎症反应，但目前应用于骨科的功能化材料大多具有单一的促进骨整合或抑制炎症反应性能。很少有骨科材料会考虑到宿主的固有炎症反应，更不用说同时具备促进成骨分化骨整合及抑制炎症反应的多种功能化的材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服聚醚醚酮(PEEK)材料生物惰性问题及通过表面改性赋予其多种生物功能，并提供一种生物功能化表面改性的聚醚醚酮材料及其制备方法与应用。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种生物功能化表面改性的聚醚醚酮材料的制备方法，其特征在于：包括：将聚醚醚酮材料浸在的强酸中进行酸化，然后在去离子水中浸泡以除去多余的酸，然后用去离子水超声清洗，干燥，即得表面改性的聚醚醚酮材料。

优选地，所述强酸为氢氟酸(HF)、硝酸(HNO₃)、或HF与HNO₃等比例的混合酸中的一种，所述的HF与HNO₃均为AR级。