[发明专利]一种聚醚醚酮人工骨骼的表面改性方法

说明书

本发明提供了一种聚醚醚酮人工骨骼的表面改性方法，该方法利用化学反应将制备好的聚醚醚酮人工骨骼表面的聚醚醚酮分子结构中的羰基转变为氨基，然后利用氨基与异氰酸酯的化学反应，在聚醚醚酮表面接枝异氰酸酯，再利用异氰酸酯的反应将生物活性物质接枝到聚醚醚酮表面，得到表面改性的聚醚醚酮人工骨骼。采用本发明技术方案制得的改性聚醚醚酮人工骨骼，其表面化学接枝效率明显提高，人工骨骼表面接枝的官能团含量增加明显，可显著提高人工骨骼表面细胞的附着力，改善聚醚醚酮人工骨与人体的匹配性。

技术领域

本发明公开涉及人工骨表面改性技术领域，尤其涉及一种聚醚醚酮人工骨骼的表面改性方法。

背景技术

人工骨材料的研制是医学和生物材料科学领域的一个重要课题。当前人工骨骼的材料多采用陶瓷材料(如：羟基磷灰石、磷酸钙等)或金属材料(如：不锈钢、钛合金等)。羟基磷灰石因其强度和韧性较低，使用范围受到限制；金属植入材料的弹性模量远远高于骨组织，难以形成合理的梯度强度，在植入体相邻的骨骼会产生“应力屏蔽”效应，使得相邻骨骼没有得到足够应力的刺激而发生退化和萎缩，最终造成植入失败。聚醚醚酮 (PEEK)作为一种高性能有机高分子材料，其弹性模量与骨骼弹性模量接近，可消除“应力屏蔽”效应，有利于植入体与骨组织之间的骨整合,保证了PEEK种植体的长期稳定性。此外，PEEK还具有良好的生物相容性、耐磨损、耐疲劳、耐腐蚀、易加工等特点，使其广泛应用于创伤、脊柱和关节等领域。由于PEEK的表面能较低，不利于细胞的黏附，使得PEEK植入体与宿主骨组织之间的骨整合能力较差，会发生植入体移位、笼陷或假性关节等问题，难以达到理想的植入结果。

为提高人工骨骼与人体的匹配，研究人员一方面通过物理共混或表面涂覆羟基磷灰石、磷酸钙诱导骨骼生长，或在人工骨骼表面涂覆米诺环素、地塞米松等抗菌素可抑制骨骼表面细菌的生长，降低人工骨骼表面的感染和炎症的发生；另一方面通过化学接枝的方式，在PEEK材料表面引入具有生物活性的物质，如多巴胺、明胶等，涂覆的生物活性物质不仅促进细胞的分裂生长，也提高人工骨骼的表面自由能和细胞的附着能力。物理改性的方法尽管可以促进骨细胞的快速生长，但细胞与人工骨骼表面的结合为机械互锁作用，粘接强度不高。而化学接枝通常采用等离子体、紫外线辐照的方法，诱导PEEK 表面产生自由基，利用自有反应，在PEEK表面接枝含有双键的化合物，如马来酸酐、丙烯酸、乙酸乙烯酯等，但由于等离子体或紫外线辐照的方法引入自由基的效率较低，表面接枝的官能团含量较少，对于提高细胞的附着力效果并不十分显著。

因此，提供一种PEEK人工骨的有效表面改性方法是人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明公开提供了一种聚醚醚酮人工骨骼的表面改性方法，以实现充分改善PEEK人工骨表面细胞黏附性，提高PEEK人工骨与人体的匹配性，扩大PEEK人工骨的应用范围，从而提高我国人工骨植入的整体技术水平的作用。

本发明提供的技术方案，具体为，一种聚醚醚酮人工骨骼的表面改性方法，包括如下步骤：

步骤1：将聚醚醚酮人工骨骼进行表面氨基化改性；

步骤2：将表面氨基化改性后的聚醚醚酮人工骨骼与异氰酸酯进行反应，得到异氰酸酯接枝的PEEK人工骨骼；

步骤3：将异氰酸酯接枝的PEEK人工骨骼浸入含有氨基或羟基的生物活性化合物中，得到表面改性的PEEK人工骨骼。

优选地，所述步骤1具体包括：

1)取得聚醚醚酮人工骨骼，对其粗糙表面进行打磨，用水清洗干净；

2)将打磨好的聚醚醚酮人工骨骼浸入到溶液中进行脱脂；所述溶液为异丙醇、乙酸乙酯或乙酸丁酯中的一种或多种混合物；