[发明专利]PEEK基复合材料、骨修复体、制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种PEEK基复合材料、骨修复体、制备方法和应用。其包括下述组分：PEEK粉末和NaTaO₃亚微米颗粒，NaTaO₃亚微米颗粒和PEEK粉末的质量比为1：(1.5～4)，NaTaO₃亚微米颗粒的粒径为100～300nm。本发明飞秒激光处理后的PEEK基复合材料的粗糙度、亲水性、表面能(表面暴露的ST粒子和形成的微/纳孔结构可以提高材料的表面能)及蛋白吸附(表面暴露的ST粒子和形成的亚微米结构表面以及微/纳米孔会增加材料对蛋白质分子的吸附)等表面性质相较未处理的PEEK基复合材料显著提升。

技术领域

本发明涉及一种PEEK基复合材料、骨修复体、制备方法和应用。

背景技术

骨修复材料既要与骨组织产生整合，又要与上皮组织产生密封，避免因感染造成手术失败；同时应赋予材料尽可能多的生物学功能(抑制破骨、促进血管化)，以满足临床需求。

聚醚醚酮(Polyetheretherketone，PEEK)拥有良好的生物相容性、优异的机械性能和稳定性，广泛应用于骨科、牙科、整形外科、创伤外科、脊柱和关节外科等领域。PEEK在骨修复应用中具有出色的机械性能，但它们的表面具有生物惰性，仅具有非常有限的固有骨传导性能，这极大地限制了其临床应用。因此发明了许多方法来优化PEEK的生物学功能，其中包括PEEK基复合材料。玻璃纤维、羟基磷灰石颗粒(HA)、介孔硅酸钙(m-CS)等材料均被证实可以增强PEEK的生物活性，具备与骨组织的高度相容性。

钽(Ta)基材料的性能作为一种稀有的过渡金属，钽(Ta)具有高熔点(2996℃)、优异的化学稳定性，抗压缩性和耐磨性，在医疗器械和机械制造等领域具有广泛的应用。目前钽(Ta)在市场上主要用作手术缝合线，其优点是具有良好的耐腐蚀性、生物相容性，其缺点是弹性模量过大，与骨组织不匹配，易造成骨吸收。现有的应用于临床的钽材料为多孔钽—产品名为“骨小梁金属”，其制备工艺复杂：首先对聚氨酯泡沫材料前体进行热解，获得具有海绵状多孔结构的玻璃质热解碳骨架，然后以商业纯钽作为原料，使用化学气相沉积的方法，与Cl₂发生反应，生成气态TaCl₅，再使用H₂将TaCl₅中的Ta还原出来并沉积到碳骨架上，得到多孔钽。其制备工艺繁杂，故其成本较高，给患者造成极大的负担。Ta具备杰出的生物安全性，然而其通常不具备生物活性，因此不能与骨结合。

现有技术中在钽表面进行碱-热处理，获得一层NaTaO₃晶体凝胶(ST晶体凝胶)，虽然现有技术中证明具有优良的生物活性，但从制备工艺的角度来讲，它是Ta表面的一层膜，但是其仅是在钽金属的表面改性工艺，而不是颗粒，分散性能差，限制了其应用。

现有技术中还公开了一种低温合成NaTaO₃纳米颗粒，具体地，以草酸钠和氢氧化钽为原料,少量水为溶剂，在红外灯下充分研磨烘干后得到前驱体，利用热重分析(TG)技术对前驱体进行分析。将制备的前驱体分别在500℃～800℃下焙烧3h，得到的产物均为单相的NaTaO3粉体。所合成NaTaO₃纳米微粒为不规则球形，粒径为43nm～54nm，纳米尺度的颗粒相较亚微米尺度颗粒对细胞有一定的毒性。现有技术所合成的NaTaO₃纳米微粒应用领域为光波导、调节器和表面声波装置，暂时没有应用于生物材料领域的案例，并且没有公开其具有生物活性。

中国专利申请CN110935069A公开了一种复合材料、原料组合物、骨修复体、制备方法和应用，具体地，其公开了将Ta单质粉末和PEEK粉末进行复配、氧化钽粉末和PEEK粉末进行复配分别制得相应的原料组合物、复合材料以及骨修复体。但是其产品只研究了复合材料对rBMSCs的粘附、增殖、分化的影响，且未涉及到细胞迁移，更为涉及对HGE-1细胞的粘附、增殖、分化及迁移的影响，而且其亲水性(水接触角)及表面能数据较差，有待进一步改善。

发明内容