[发明专利]一种负载锌离子的聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明适用于生物医用材料领域，提供了一种负载锌离子的聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用，其中制备方法包括以下步骤：取一碳纤维增强聚醚醚酮复合材料，并对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料进行表面硝化处理；将碳纤维增强聚醚醚酮复合材料表面的硝基还原为氨基；将羧基化氧化石墨烯接枝到氨基改性的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的表面；将锌离子负载到碳纤维增强聚醚醚酮复合材料表面接枝的羧基化氧化石墨烯上；用壳聚糖对载有锌离子的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料进行覆盖，得到所述负载锌离子的聚醚醚酮复合材料。本发明将锌离子负载到碳纤维增强聚醚醚酮复合材料上并进行覆盖，可以显著增强其生物活性和成骨整合能力。

技术领域

本发明涉及生物医用材料领域，具体是一种负载锌离子的聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

碳纤维聚醚醚酮（CFRPEEK）复合材料是一种很有应用前景的骨科植入物材料，常作为骨缺损植入物用于创伤、疾病或先天性缺陷造成的骨损伤治疗。CFRPEEK复合材料具有优异的力学与摩擦学性能，其弹性模量与传统金属植入材料（超过100 GPa）相比更接近皮质骨（~20 GPa），并且可以通过改变纤维长度和取向调节，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。CFRPEEK复合材料含有碳纤维因而弥补了PEEK材料韧性和耐冲击强度偏差的弱点，同时继承了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。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CFRPEEK复合材料的生物惰性不利于细胞的生长与粘附，不能促进成骨分化，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CFRPEEK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，研究人员通过复合改性、表面涂层改性、共混改性、辐照改性及化学改性等方法对PEEK及其复合材料进行了表面改性。其中化学改性方法通过共价键将生物活性材料连接在CFRPEEK复合材料表面，在提高生物活性的同时对力学性能影响很小。现有的化学法改性得到的CFRPEEK复合材料仍然存在生物活性和成骨整合能力较弱等问题，仍需不断探索。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负载锌离子的聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种负载锌离子的聚醚醚酮复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：取一碳纤维增强聚醚醚酮复合材料，并将碳纤维增强聚醚醚酮复合材料进行预处理后，再浸没在浓硝酸中进行表面硝化处理，得到表面带有硝基的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料；

步骤S2：将表面带有硝基的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料与钯碳、水合肼混合，并以无水乙醇作为溶剂进行加热回流，得到表面带有氨基的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料；

步骤S3：将氧化石墨烯溶于去离子水中，加入氢氧化钠和氯乙酸混合搅拌过夜，然后洗涤干燥，得到边缘多羧基的羧基化氧化石墨烯；

步骤S4：将表面带有氨基的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料浸入到活化的羧基化氧化石墨烯溶液中，然后取出洗涤，干燥，得到表面接枝羧基化氧化石墨烯的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料；

步骤S5：将表面接枝羧基化氧化石墨烯的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料浸入到六水合硝酸锌溶液中，然后取出洗涤，干燥，得到表面负载锌离子的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料；

步骤S6：将表面负载锌离子的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料浸入壳聚糖溶液中，然后取出洗涤，干燥，得到所述负载锌离子的聚醚醚酮复合材料。

在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：

在一种可选方案中：所述步骤S1的具体操作方式包括：