[发明专利]一种多孔聚醚醚酮-羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种多孔聚醚醚酮‑羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用。所述方法为：将聚醚醚酮粉和羟基磷灰石粉分散均匀，得到混合粉末；然后将所述混合粉末填充至泡沫铝中并通过振动器进行振动以使得所述混合粉末填充在所述泡沫铝的孔隙中，得到复合泡沫铝；将所述复合泡沫铝置于热压模具中进行热压，得到聚醚醚酮‑羟基磷灰石‑泡沫铝复合材料；对所述聚醚醚酮‑羟基磷灰石‑泡沫铝复合材料进行切割并采用碱溶液进行碱清洗以去除泡沫铝，得到多孔聚醚醚酮‑羟基磷灰石复合材料。本发明方法制得的多孔聚醚醚酮‑羟基磷灰石复合材料中的孔隙(连续贯穿多孔结构)和HA提供了连接的网状结构和骨细胞生长和体液传递的生物活性。

技术领域

本发明属于生物材料制备技术领域，尤其涉及一种多孔聚醚醚酮-羟基磷灰石复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

作为一种新兴的热塑性工程材料，聚醚醚酮(PEEK)具有许多优异的性能，如弹性模量与皮质骨相对接近、耐高温、化学稳定性、耐化学腐蚀等。这些特性对于固定义齿和可活动局部义齿，以及骨科种植体、椎间融合器和颅骨成型术的材料的广泛应用非常有意义。

然而，由于其稳定的化学结构和相对较低的表面能，PEEK具有疏水表面，这使得其骨整合和生物活性较差。这表明PEEK基生物医学复合材料在这一领域面临着巨大的挑战，而提高其生物活性的研究正在迅速发展。一个潜在的策略是生产二元复合材料，其中的填料(生物颗粒)的添加可以提高生物活性。增强PEEK骨结合的基础研究方法主要集中在生物活性材料的添加上，如钛、β-磷酸三钙、硅酸钙粉、羟基磷灰石、含锶羟基磷灰石、纳米氟羟基磷灰石和三维碳纤维编织。Jung等人研究了延展性钛金属与PEEK塑料的共混物的体外生物相容性；结果表明，Ti在细胞附着、增殖和分化方面改善了体外生物相容性(参见：H.D.Jung,H.S.Park,M.H.Kang,Y.Li,H.E.Kim,Y.H.Koh,Y.Estrin,Reinforcement ofpolyetheretherketone polymer with titanium for improved mechanical propertiesand in vitro biocompatibility,J Biomed Mater Res B.104(1)(2016)141-148.)。Petrovic等研究了β-TCP填充的PEEK对体外成骨细胞增殖的影响，该研究证实了纯PEEK的无毒性质(参见：L.Petrovic,D.Pohle,H.Münstedt,T.Rechtenwald,K.A.Schlegel,S.Rupprecht,Effect of βTCP filled polyetheretherketone on osteoblast cellproliferation in vitro,J Biomed Sci.13(1)(2006)41-46.)。Kim等人研究了硅酸钙粉体(CSP)填充PEEK对骨整合的影响；结果显示它有可能与活骨结合。在这些生物材料中，HA(羟基磷灰石)-作为人体硬组织的主要无机成分，具有良好的骨传导性，并能刺激新骨的生长(参见：I.Y.Kim,A.Sugino,K.Kikuta,C.Ohtsuki,S.B.Cho,Bioactive compositesconsisting of PEEK and calcium silicate powders,J Biomater Appl.24(2)(2009)105-118.)。

羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)是人类和动物骨骼的主要无机成分。具有良好的生物相容性和生物活性，是理想的人体骨骼替代材料。它被植入人体后，对组织没有刺激或排斥作用，并能与骨骼形成强烈的化学键。n-HA(纳米羟基磷灰石)的存在，被认为是一个极好的提高生物活性和成骨的活性的来源，能够促进成骨细胞和软骨细胞中的细胞外基质蛋白的表达，刺激成骨细胞前体细胞的分化，从而促进骨的形成。因此，将HA加入到PEEK中被认为是改善PEEK种植体界面骨整合的有效途径。