[发明专利]一种生物功能化表面改性的聚醚醚酮材料的制备方法和产品应用

说明书

本发明涉及一种生物功能化表面改性的聚醚醚酮材料的制备方法和产品应用。该材料是一种表面活化的人工骨修复植入物。其制备过程包含以下步骤：第一步制备客制化聚醚醚酮人工骨修复植入物；第二步对聚醚醚酮人工骨修复植入物表面进行预处理；第三步将超支化聚赖氨酸固定在聚醚醚酮人工骨修复植入物表面并通过静电作用负载药物分子和荧光成像分子，形成具有生物活性的涂层。本发明公开的制备方法能显著改善聚醚醚酮材料生物相容性，同时赋予聚醚醚酮材料生物活性，促进细胞在客制化聚醚醚酮人工骨修复植入物表面的增殖，经表面活化的聚醚醚酮人工骨修复植入物具有更加优异的促骨生长能力。

技术领域

本发明涉及一种生物功能化表面改性的聚醚醚酮材料的制备方法和产品应用，属于生物医用高分子材料技术领域。

背景技术

聚醚醚酮(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，磁共振扫描中也不会产生伪影。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，难以进行化学修饰，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。

在不破坏PEEK材料本征众多优异性能的前提下，采用表面改性的方法赋予其生物活性是解决上述问题的有效途径，即通过物理或化学方法制备生物活性涂层使PEEK功能化。既往文献报道中，许多涂层(包括磷酸钙、生物活性小分子、羟基磷灰石、钛等)在增强PEEK植入物的骨整合方面具有实用价值。然而，这些方法仍然存在许多亟待解决的问题，包括涂层易降解、化学步骤复杂耗时、涂层与基底粘结不良等。此外，PEEK植入物的表面修饰目前主要侧重于提高生物活性、促进细胞生长或避免感染等多功能特性，这些也是促进PEEK植入物生理骨整合所必须的重要功能。目前，针对PEEK表面功能化以便同时获得抗感染和促进生长等关键功能的研究报道较少，实际临床应用更是稀缺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服PEEK材料生物惰性，通过常温下化学接枝对PEEK表面处理，并仅通过浸泡手段非共价结合荧光分子和药物分子，形成涂层，赋予其包括抗感染促进生长等多种生物功能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

所述聚醚醚酮材料是通过注塑成型、3D打印、预浸等工艺制备的具有特定形状的，且外层或整体为聚醚醚酮的材料，且所述聚醚醚酮材料表面经生物功能化改性处理。

所述经生物功能化改性处理具体是，所述的聚醚醚酮材料经等离子体处理后，通过浸泡工艺将活化层化学接枝聚醚醚酮材料表面，进行改性。

所述的浸泡工艺为通过酸化在表面产生羧基，羧基与超支化聚赖氨酸酰胺化反应形成带正电的涂层即活化层；所述的涂层由于含有带正电的超支化聚赖氨酸，可以与带负电的荧光分子和/或促生长药物非共价高效负载结合。

所述的荧光分子为异硫氰酸荧光素、FAM马来酰亚胺、罗丹明、磺酰罗丹明101、5-羧甲基罗丹明、1-氨基萘-8-羧酸德克萨斯红、5-(碘乙酰胺基)荧光素中的至少一种。

所述的促生长药物为他克莫司、普立宁钾、奥拉西坦、阿仑膦酸钠中的至少一种。

所述聚醚醚酮材料制备方法具体为：

1)将聚醚醚酮材料通过注塑成型、3D打印、预浸等工艺制备成修复区域所需形状；

2)活化表面：将PEEK材料放置在等离子体处理仪中进行表面活化。

3)共价结合：经等离子体处理过的PEEK材料立即放置于按重量计，0.1-5mol/L丙烯酸溶液中，加热，取出并用水冲洗三次；配制超支化聚赖氨酸溶液，加入10-50份1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐活化，再加入10-50份N-羟基琥珀酰亚胺活化，放入丙烯酸处理过的PEEK材料，常温反应过夜，取出后水冲洗三次，干燥即可。