[发明专利]碳纤维增强聚醚醚酮复合材料及生物活性改善方法和应用

说明书

本发明适用于生物医用材料领域，提供了一种碳纤维增强聚醚醚酮复合材料及生物活性改善方法和应用，该碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的生物活性改善方法包括以下步骤：对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料进行表面磺化处理，得到磺化处理后的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料；通过以聚多巴胺作为中间介质，将Ti₃C₂T_X纳米片负载到磺化处理后的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的表面上，得到改善后的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料。本发明通过以聚多巴胺作为中间介质将2D纳米材料，即Ti₃C₂T_X纳米片负载到经过磺化处理的多孔碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的表面上，可以增强其生物活性和成骨整合能力。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，尤其涉及一种碳纤维增强聚醚醚酮复合材料及生物活性改善方法和应用。

背景技术

碳纤维增强聚醚醚酮（CFPEEK）复合材料作为一种替代金属植入物的候选材料被引入骨科植入物中。与具有超过100 GPa的高弹性模量的典型金属材料不同，具有不同纤维长度和取向的碳纤维增强聚醚醚酮（CFPEEK）具有接近皮质骨（~20 GPa）的可调节的弹性模量，这可以减轻植入物与人体骨骼之间的弹性失配导致的应力屏蔽引起的骨质疏松和骨吸收的风险。CFPEEK复合材料还弥补了PEEK材料韧性和耐冲击强度偏差的弱点。除了具有优异的力学与摩擦学性能外，CFPEEK还继承了PEEK 的无毒性，良好的耐化学性，天然射线可透性，甚至MRI（磁共振成像）兼容性。

然而，尽管这些材料自20世纪80年代以来一直引起人们的关注，但CFPEEK复合材料的生物惰性不利于细胞的生长与粘附，而且其劣势的成骨整合能力使其在植入人体后不能与人体骨组织形成牢固的键合，从而影响植入体材料在人体内的长期稳定性。这些缺点严重阻碍了CFPEEK复合材料的临床应用。为了改善PEEK及其复合材料的生物活性，许多研究人员通过物理或化学方法对PEEK及其复合材料进行了表面改性，包括PEEK-羟基磷灰石复合材料、PEEK-纳米氟磷灰石复合材料等，但其高脆性，低强度和差的抗疲劳性限制了临床应用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的生物活性改善方法，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的生物活性改善方法，其包括以下步骤：

对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料进行表面磺化处理，得到磺化处理后的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料；

通过以聚多巴胺作为中间介质，将Ti₃C₂T_X纳米片负载到磺化处理后的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的表面上，得到改善后的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料。

作为本发明实施例的一个优选方案，具体包括以下步骤：

将碳纤维增强聚醚醚酮复合材料进行预处理后，再浸没在浓硫酸中进行表面磺化处理，得到磺化处理后的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料；

将磺化处理后的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料加入到盐酸多巴胺溶液中进行避光搅拌，得到聚多巴胺包覆的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料；

在保护气氛下，将聚多巴胺包覆的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料浸入到Ti₃C₂T_X纳米片分散液中进行搅拌，得到改善后的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述将碳纤维增强聚醚醚酮复合材料进行预处理后，再浸没在浓硫酸中进行表面磺化处理，得到磺化处理后的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的步骤，具体包括：

将碳纤维增强聚醚醚酮复合材料依次经丙酮、乙醇、蒸馏水进行超声清洗后，再进行真空干燥，得到预处理后的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料；