[发明专利]对聚醚醚酮材料进行表面改性的方法及改性的聚醚醚酮材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种对聚醚醚酮材料进行表面改性的方法，具体涉及一种通过电子束蒸发技术对聚醚醚酮材料进行表面改性的方法，以及由该方法制备的表面改性聚醚醚酮材料。

背景技术

近年来，医用高分子植入体材料的应用前景愈加广阔。医用聚醚醚酮材料(PEEK)的弹性模量与人体骨组织最为匹配，可有效减少应力遮挡效应造成的骨吸收和骨萎缩，且抗疲劳性突出，有望成为替代钛及其合金材料的首选硬组织植入体材料(Biomaterials2007,28:4845-4869.)。然而，PEEK材料尽管有较好的生物相容性，但是其生物活性较差，植入人体后不易与人体骨组织键合，长期植入易出现松动或松动导致的细菌感染等现象，限制了其作为植入体材料长期植入。因此，提高PEEK骨整合性是其能否临床应用的关键，并且已经成为研究热点。目前对聚醚醚酮材料进行改性的主要方法是化学接枝法及有机/无机复合法，前者改性深度浅，效果较差，效率低；后者易导致PEEK力学性能下降，不利于临床应用。

因此，如何通过简便易行的方式，对聚醚醚酮材料进行表面改性，提高聚醚醚酮材料的骨整合性，已经成为研究热点之一。

发明内容

本发明旨在克服现有对聚醚醚酮材料进行表面改性的方法的缺陷，提高聚醚醚酮材料的骨整合性，本发明提供一种通过电子束蒸发技术对聚醚醚酮材料进行表面改性的方法以及表面改性聚醚醚酮材料。

研究表明，硅元素可以调节骨髓干细胞向成骨方向分化(Biomaterials2002；23:963-968.)。适量的硅离子对于骨稳态的调节具有非常积极的作用，能够加速成骨细胞的成熟和分化，促进新骨的形成和重建。因此，在聚醚醚酮材料表面引入硅元素，有利于实现材料骨整合性的大幅改善。电子束蒸发技术蒸发效率高、速度快，可选靶材丰富，适用于在材料表面的沉积。基于上述，完成本发明。

一方面，本发明提供一种对聚醚醚酮材料进行表面改性的方法，所述方法包括：使用电子束蒸发技术，以含有硅元素的生物陶瓷作为蒸发靶材，将硅元素蒸发沉积至聚醚醚酮材料表面，形成含有硅元素的改性层。

本发明采用电子束蒸发技术在聚醚醚酮材料表面引入硅元素，方法简便易行，改性效果优良，硅元素含量可控，可以实现聚醚醚酮材料表面生物相容性和骨整合性的大幅改善。

较佳地，所述生物陶瓷为硅酸钙、硅酸锶、硅磷酸钙和锌黄长石中的至少一种，优选为硅酸钙生物陶瓷。

较佳地，所述电子束蒸发技术的工艺参数包括：本底真空度为1×10^-4～1×10^-2Pa，电子束激发电压20kV以下，电子束电流调节为2A以下，电子束蒸发时间为30分钟以下。

较佳地，所述电子束蒸发技术的工艺参数包括：电子束激发电压8～20kV，电子束电流调节1～2A，电子束蒸发时间为10分钟以下。

较佳地，所述电子束蒸发技术的工艺参数包括：本底真空度为5×10^-3Pa，所述电子束激发电压为8.5kV，所述电子束电流调节为1.6A，所述电子束蒸发时间为10分钟以下。

较佳地，所述聚醚醚酮材料为纯聚醚醚酮材料或碳纤维增强聚醚醚酮材料。

另一方面，本发明提供一种由上述方法改性得到的表面改性聚醚醚酮材料，所述表面改性聚醚醚酮材料的表面具有硅元素，硅元素原子百分比例为20％以下。

较佳地，所述表面改性聚醚醚酮材料的表面无钙元素存在。

本发明的表面改性聚醚醚酮材料表面具有硅元素，骨整合性有较大程度的提高。骨髓间充质干细胞(bMSC)分化实验结果证实，经过本发明改性方法处理得到的聚醚醚酮材料表面可以促进骨髓间充质干细胞的骨向分化，相关成骨基因表达均明显高于未改性的聚醚醚酮材料。改性处理后的材料将可以满足临床实际需求。

附图说明

图1是经实施例1、实施例2和实施例3改性处理得到的聚醚醚酮与未改性碳纤维增强聚醚醚酮表面的扫描电镜形貌对照图，图中：PEEK为未改性碳纤维增强聚醚醚酮，EBE-2min为经实施例1改性处理得到的聚醚醚酮，EBE-5min为经实施例2改性处理得到的聚醚醚酮，EBE-8min为经实施例3改性处理得到的聚醚醚酮；