一種改善聚醚醚酮表面生物活性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種醫(yī)用生物復(fù)合材料，具體涉及一種改善聚醚醚酮(PEEK)材料表面生物活性的方法，屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聚醚醚銅(PEEK)為一種新型的有機(jī)高分子化合物，具有放射線半透射性和彈性模量介于骨松質(zhì)與骨密質(zhì)之間的優(yōu)點(diǎn)，在損傷、脊椎、關(guān)節(jié)和整形等領(lǐng)域中均得到廣泛的應(yīng)用。但是PEEK作為生物惰性材料，卻難以和人體骨骼形成骨融合，限制了其作為骨修復(fù)材料的應(yīng)用。針對(duì)這一不足，許多學(xué)者應(yīng)用不同的方法處理PEEK，以提高其成骨效能；包括:PEEK-羥基磷灰石(HA)復(fù)合材料、PEEK-HA-碳纖維復(fù)合材料、納米氟磷灰石-PEEK復(fù)合材料、納米二氧化鈦-PEEK復(fù)合材料等等。但用于這些涂層的制備儀器復(fù)雜、制備工藝繁瑣，而且所制備的生物涂層無(wú)法與PEEK形成較強(qiáng)的結(jié)合，臨床應(yīng)用時(shí)涂層往往容易脫落。
[0003]纏繞型多孔層已經(jīng)成功地應(yīng)用于髖關(guān)節(jié)白杯，并且大量研究表明，其有較好的生物相容性和成骨性能。針對(duì)PEEK存在的問(wèn)題，我們?cè)诖罅垦芯抗ぷ鞯幕A(chǔ)上，在PEEK制備過(guò)程和PEEK再成型過(guò)程中，埋入纏繞型多孔金屬，形成一種新型的fiber coating/PEEK復(fù)合材料，可以滿足大多數(shù)骨填充、骨修復(fù)、骨移植、骨固定等的應(yīng)用，例如:椎間融合器、椎體置換、股骨病、髖白杯、固定螺釘和固定板等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改善聚醚醚酮表面生物活性的方法，在聚醚醚酮(PEEK)表面嵌入一層多孔金屬層，形成一種新型的porous fiber/PEEK復(fù)合材料，以改善PEEK表面的生物活性、力學(xué)性能和成骨效能，同時(shí)制備的多孔生物涂層與PEEK有較強(qiáng)的結(jié)合力，從而滿足大多數(shù)骨填充、骨修復(fù)、骨移植以及骨固定等方面的應(yīng)用要求。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種改善聚醚醚酮表面生物活性的方法，其特征在于:在聚醚醚酮制備過(guò)程或者聚醚醚酮再成型過(guò)程中，在聚醚醚酮的表面嵌入具有良好生物相容性的多孔金屬層，獲得porous fiber/PEEK復(fù)合材料;該復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)是:表層為生物活性涂層，基體為所述金屬多孔層與聚醚醚酮的復(fù)合材料。
[0007]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的多孔金屬層是采用醫(yī)用的金屬纖維纏繞而成，該多孔金屬層的孔隙大小和孔隙率以及所述金屬纖維的絲徑大小能夠根據(jù)不同場(chǎng)合下的生物醫(yī)用要求進(jìn)行調(diào)整。
[0008]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的金屬纖維為鈦或鈦合金纖維、鉭或鉭合金纖維或者不銹鋼纖維。
[0009]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的聚醚醚酮是醫(yī)用的任何成分的聚醚醚酮，或是經(jīng)過(guò)改性的聚醚醚酮，或是經(jīng)過(guò)摻雜的聚醚醚酮，或是經(jīng)過(guò)增強(qiáng)的聚醚醚酮。
[0010]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的生物活性涂層是在多孔金屬層的表面進(jìn)行后續(xù)的表面生物活性處理而形成的，所述表面生物活性處理為微弧氧化、陽(yáng)極氧化、涂覆羥基磷灰石涂層、涂覆摻雜鍶的羥基磷灰石涂層和涂覆生物活性陶瓷涂層中的一種或幾種的結(jié)合。
[0011]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的金屬多孔層與聚醚醚酮的復(fù)合可以在聚醚醚酮的聚合過(guò)程中實(shí)現(xiàn)，也可以在聚醚醚酮的再成型過(guò)程中實(shí)現(xiàn)。
[0012]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的多孔金屬層與聚醚醚酮的復(fù)合方式可以是雙螺桿擠壓和成型，也可以是浸滲。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1、通過(guò)本發(fā)明得到的新型復(fù)合材料，其表面為生物活性涂層，極大改善了 PEEK的生物活性，有利于骨傳導(dǎo)和體液傳輸，提高了 PEEK表面的成骨效能;改性后的基體是多孔金屬層與PEEK的復(fù)合材料，較大提高了力學(xué)性能，并且制備的多孔金屬層與PEEK有較強(qiáng)的結(jié)合力。所述新型復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和粘附強(qiáng)度與現(xiàn)有骨修復(fù)材料的對(duì)比可參閱圖6和圖1。
[0015]2、所述方法工藝簡(jiǎn)單，對(duì)儀器要求不高，是一種集PEEK表面改性和PEEK制備于一體的方法。
[0016]3、新型復(fù)合材料性能優(yōu)異，結(jié)構(gòu)合理，能夠滿足大多數(shù)骨填充、骨修復(fù)、骨移植、骨固定等應(yīng)用要求，尤其能夠用于載荷情況下的骨移植，例如:椎間融合器、椎體置換、股骨病、髖白杯、固定螺釘和固定板等。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是未改性的PEEK表面形貌示意圖。
[0018]圖2是PEEK表面改性后的表面形貌示意圖。
[0019]圖3是多孔金屬的原始形貌示意圖。
[0020]圖4是金屬纖維與PEEK的復(fù)合材料的外觀示意圖。
[0021]圖5是金屬纖維與PEEK結(jié)合界面的示意圖。
[0022]圖6是60%孔隙率的多孔金屬層與PEEK形成的復(fù)合材料與PEEK的拉伸強(qiáng)度對(duì)比圖。
[0023]圖7是不同的PEEK復(fù)合材料的粘附強(qiáng)度對(duì)比示意圖(嵌入層厚度2毫米，嵌入層孔隙率50%，金屬纖維絲徑200微米)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明涉及一種改善PEEK表面活性、提高其成骨效能的新方法，即通過(guò)雙螺桿擠出技術(shù)或者其他技術(shù)形成一種新的復(fù)合結(jié)構(gòu)，在聚醚醚酮(PEEK)表面嵌入一層多孔金屬層，基體是PEEK/金屬纖維的復(fù)合材料，以提高PEEK的力學(xué)性能。
[0025]所述的改善聚醚醚酮表面生物活性的方法包括，在聚醚醚酮(P E E K)(見(jiàn)圖1)的表面嵌入一層具有良好生物相容性的多孔金屬層(見(jiàn)圖2)，該多孔金屬層是纏繞型的多孔纖維(見(jiàn)圖3)，其材質(zhì)可以是任何具有良好生物相容性的金屬纖維或者金屬絲，通過(guò)雙螺桿擠壓和成型技術(shù)或者其他的技術(shù)，如浸滲，在聚醚醚酮的單體聚合或者再成型過(guò)程中將多孔金屬層埋入，形成一種新型的porous f iber/PEEK復(fù)合材料(見(jiàn)圖4);該復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)是:表層為生物活性涂層，基體為所述金屬多孔層與聚醚醚酮的復(fù)合材料(見(jiàn)圖5)。
[0026]所述的