[发明专利]介孔硅酸镁/羟基磷灰石/聚醚醚酮复合材料、骨修复体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其涉及介孔硅酸镁/羟基磷灰石/聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用，还涉及一种骨修复体及其制备方法。

背景技术

目前临床应用的骨植入材料较多地为钛基骨植入材料及陶瓷骨植入材料，但这些材料都存在一些自身难以克服的缺点，例如，金属材料结构性质与骨相差大，缺乏生物活性，无法与骨形成骨整合，且易造成骨吸收，另外，金属离子的溶出容易导致积液、炎症及坏死等现象；再例如，陶瓷骨植入材料则存在不易成型加工、韧性较差等缺点。因此，新的替代产品的研发尤为重要。

聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)是一种加工性能优异的半结晶热塑性工程塑料，PEEK的弹性模量与皮质骨的弹性模量接近，具有良好的生物相容性，此外还具有放射线透过性、磁共振扫描无伪影等优点。因此，PEEK是一种理想的骨科植入材料。

PEEK不仅具有优良的生物相容性和生物稳定性，而且抗疲劳性好、耐腐蚀性强；用PEEK制造的人工骨的弹性模量与骨组织相匹配，且高强度、坚硬耐磨及经反复灭菌而机械强度不退化。PEEK己被指定为“最佳长期骨移植材料”，并得到FDA(Food and Drug Administration，美国食品药品监督管理局)认证，美国已用PEEK开发出长期植入的骨关节、肘关节等。因此，PEEK比金属和陶瓷具有更明显的优点，适用于体内长期骨植入。但是PEEK缺乏生物活性，不能与人骨形成牢固的键性结合。

羟基磷灰石(Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，HA)是一种无机材料，是人体骨组织中无机质的主要成分，大量的生物相容性试验证明羟基磷灰石无毒、无刺激、不致过敏反应、不致突变及不破坏生物组织，因此，羟基磷灰石具有良好的生物相容性，但是它的脆性较大、力学性能差。硅酸镁具有良好的生物活性，与β-TCP相比，硅酸镁具有比β-TCP更高的成骨效率。硅酸镁陶瓷具有良好的生物降解性能，在SBF中浸泡后，表面能生成磷灰石层。此外，硅酸镁在生理环境下可以释放出刺激促进成骨细胞的增殖和分化的镁离子、硅离子。在作为生物材料的研究中，在体外实验中并没有表现出对成骨细胞有细胞毒性，在体内的研究中该材料可以通过表面生成一个钙磷层，从而与骨紧密结合。然而，硅酸镁生物陶瓷存在脆性大、力学性能不高及弹性模量不足等缺点，限制了其应用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了现有的骨修复材料的力学相容性不佳而造成应力遮挡引起的骨修复材料松动和骨吸收，抑或骨愈合速度过慢、缺乏生物活性，无法与骨形成牢固键合的缺陷。

本发明提供一种介孔硅酸镁及其制备方法，一种介孔硅酸镁/羟基磷灰石/聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用，以及一种由该介孔硅酸镁/羟基磷灰石/聚醚醚酮复合材料制得的骨修复体及其制备方法。该介孔硅酸镁的粒径均匀，且介孔孔径分布均匀。该介孔硅酸镁/羟基磷灰石/聚醚醚酮复合材料具有良好的生物活性和生物相容性，与骨组织有较好的力学相容性，能够刺激骨生长，加速骨愈合，减少骨植入材料后的愈合时间。该介孔硅酸镁/羟基磷灰石/聚醚醚酮复合材料的工艺简单易行，可根据临床需求相应调整该介孔硅酸镁/羟基磷灰石/聚醚醚酮复合材料的制备工艺来制备不同形状、规格和力学性能的骨修复体。该骨修复体具有良好的生物相容性、生物活性、骨力学相容性和抗菌性，能缩短骨愈合时间，其强度高、耐疲劳、抗腐蚀性能好，使用寿命长。该骨修复体植入后不会引起炎症反应，且其弹性模量、韧性和断裂强度等力学性能与人骨相匹配，不会造成应力遮挡引起的骨修复材料松动和骨吸收等负面效应，能够满足临床对于骨修复的需要。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种介孔硅酸镁的制备方法，其包括下述步骤：

(1)将P123、水和无水乙醇混合，加入搅拌机搅拌，直至溶液澄清，于35℃～45℃下加入盐酸搅拌混合，然后将TEOS逐滴滴加至溶液中，搅拌至溶液出现白色浑浊，然后加入六水硝酸镁，继续搅拌2～3h，得到反应液；其中，P123、水和无水乙醇的质量比为1:(37～37.5):1，P123和盐酸的质量体积比为1g:(4～4.2)mL，P123和TEOS的质量比为1:(2～2.5)，P123、六水硝酸镁的质量比为1:(1.4～1.6)；

(2)将反应液于95℃～100℃下陈化48h，抽滤除去上层液，将沉淀物于85℃～90℃下进行干燥，再于600℃～650℃下烧结6-8h，得到介孔硅酸镁。