[发明专利]一种PEEK骨修复材料及其表面改性方法和应用

说明书

本发明公开了一种PEEK骨修复材料及其表面改性方法和应用。该PEEK骨修复材料的表面改性方法包括以下步骤：在待改性PEEK的表面进行飞秒激光烧蚀，即得表面改性的PEEK骨修复材料；所述飞秒激光烧蚀过程中，激光功率为40～160mW；所述的飞秒激光烧蚀为在所述待改性PEEK的表面进行平面扫描烧蚀。本发明中PEEK骨修复材料呈现微纳米形貌，具备优异的亲水性、表面粗糙度，可促进细胞的黏附、增殖以及细胞分化。

技术领域

本发明涉及一种PEEK骨修复材料及其表面改性方法和应用。

背景技术

聚醚醚酮(PEEK)是一种聚芳醚酮类高聚物，其主链结构由苯环、酮键和醚键构成，在上世纪80年代由英国开发生产。在骨科领域，PEEK作为骨骼修复和替代的人工骨修复材料，被认为是替代传统金属植入物(例如钛及其合金以及其他金属合金)的首选生物材料，在各领域已经逐渐成为传统金属和陶瓷材料的替代物而得到开发应用。

然而PEEK是生物惰性及疏水性的，缺乏生物活性，植入体内后不能良好地与宿主骨进行骨整合，需要对其进行表面改性以改善生物活性。例如中国专利文献CN111116964A将PEEK进行酸化处理，得到的材料的亲水性仍然在较低的水平，骨整合的效果较差。

韩航等公开了一种聚醚醚酮/介孔硅酸钙镁复合材料表面周期性微沟槽对细胞行为的影响。其采用飞秒激光对PEEK/介孔硅酸钙材料的改性，通过在材料的表面构建不同尺寸的微沟槽，可促进细胞的黏附和增长。但是其主要基于聚醚醚酮/介孔硅酸钙镁复合材料并通过在其表面构建微沟槽，使得具有较高生物活性的介孔结构(纳米尺寸)的硅酸钙镁，暴露在材料的表面才可显著的促进骨修复。

目前，缺乏一种可充分利用飞秒激光的加工方法得到可显著促进细胞的黏附、增殖的PEEK骨修复材料，以实现良好的骨整合效果。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的对经表面改性之后的PEEK骨修复材料的生物活性，例如细胞黏附、亲水性以及细胞分化等性能较差的缺陷，而提供了一种PEEK骨修复材料及其表面改性方法和应用。采用本发明中PEEK骨修复材料呈现微纳米形貌，具备优异的亲水性、表面粗糙度，可促进细胞的黏附、增殖以及细胞分化。

鉴于现有技术中存在的技术问题，发明人一直在不断的探索和研发如何采用飞秒激光对骨修复材料的表面进行烧蚀以显著提升性能。虽然现有技术中也报道过设置飞秒激光烧蚀的激光功率，但均只是在材料的表面形成微米结构。申请人通过多次探索和钻研，发现在PEEK材料的表面通过特定的激光功率可形成多孔纳米结构，并且可将未经表面改性的PEEK材料中以结合态形式存在的C还原为C单质，因而，本发明中经表面改性的PEEK骨修复材料的表面含有C单质，进而通过实验验证发现可显著增加细胞的黏附和增殖等效果。而且，若激光功率高于160mW将无法得到本发明的骨修复材料。另外上述韩航等公开的文献中，虽然在微沟槽的表面形成了纳米孔，但该纳米孔主要是指复合材料中加入的介孔硅酸钙本身的纳米孔，若没有介孔硅酸钙，其效果会明显变差。

本发明主要通过以下技术方案解决上述技术问题的。

本发明提供了一种PEEK骨修复材料的表面改性方法，其包括以下步骤：

在待改性PEEK的表面进行飞秒激光烧蚀，即得表面改性的PEEK骨修复材料；

所述飞秒激光烧蚀过程中，激光功率为40～160mW；

所述的飞秒激光烧蚀为在所述待改性PEEK的表面进行平面扫描烧蚀。

本发明中，所述待改性PEEK一般是指除PEEK以外不含其他材料。

本发明中，在所述飞秒激光烧蚀之前的所述待改性PEEK可通过本领域内常规的制备方法得到。一般包括以下步骤：PEEK粉末依次经压制成型、烧结和打磨，即得。

其中，所述PEEK粉末的粒径可为本领域常规，通常可为20～30μm，例如25μm。