納米羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料、骨修復(fù)體及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚醚醚酮類復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種納米羥基磷灰石/聚醚醚酮 復(fù)合材料及其制備方法及其應(yīng)用，尤其還涉及一種骨修復(fù)體得應(yīng)用及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著骨植入材料的普遍應(yīng)用，現(xiàn)代骨植入材料對于其生物學(xué)功能的要求越來越 高，骨整合概念已被廣泛地運用到骨植入體的評價當(dāng)中。
[0003] 而目前廣泛應(yīng)用于臨床的鈦基及陶瓷基骨植入材料，均存在一些自身難以克服 的缺點，例如，金屬和陶瓷骨植入材料的力學(xué)強度遠遠高過骨組織，將其植入體內(nèi)后容易 發(fā)生應(yīng)力遮擋，進而引起骨吸收、骨萎縮，并進一步導(dǎo)致植入體松動引起一系列并發(fā)癥。 聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK)不僅具有優(yōu)良的生物相容性和生物穩(wěn)定性，而 且抗疲勞性好、耐腐蝕性強；用PEEK制造的人工骨的彈性模量與骨組織相匹配，且其具 有高強度、堅硬耐磨及經(jīng)反復(fù)滅菌而機械強度不退化。PEEK己得到FDA(Food and Drug Administration，美國食品藥品監(jiān)督管理局）認證且被指定為"最佳長期骨移植材料"，美 國已用PEEK開發(fā)出長期植入的骨關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)等。因此，與金屬和陶瓷相比PEEK具有明顯 優(yōu)勢，更適合進行長期體內(nèi)植入。但是PEEK因其生物活性較低，不易形成骨性結(jié)合。
[0004] 羥基磷灰石（Caltl(PO4)6(OH) 2, HA)是脊椎動物骨骼、牙齒的主要無機成分，結(jié)構(gòu)亦 非常接近，呈納米微晶狀態(tài)，其表面具有極性，與機體組織有較強的親和力，與骨組織形成 牢固的骨性結(jié)合，是公認性能良好的骨修復(fù)替代材料。然而其脆性大，強度低而限制了其 使用，本專利通過其于PEEK的復(fù)合，制備出一種具有良好力學(xué)性能和生物相容性的復(fù)合材 料，具有良好的臨床應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：克服了現(xiàn)有的骨修復(fù)材料力學(xué)相容性與骨不匹配， 而造成應(yīng)力遮擋而引起材料松動和骨吸收，導(dǎo)致骨愈合速度過慢，抑或缺乏生物活性，無法 與形成骨性結(jié)合的缺陷，提供一種納米羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng) 用，以及一種由該納米羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料制得的骨修復(fù)體及其制備方法。該 納米羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料具有良好的生物相容性和生物活性，與骨組織有較匹 配的力學(xué)相容性，能夠刺激骨生長，加速骨愈合，減少骨植入材料后創(chuàng)傷的愈合時間。該納 米羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料的工藝簡單易行，可調(diào)整該納米羥基磷灰石/聚醚醚酮 復(fù)合材料的制備工藝來制備不同形狀、規(guī)格和力學(xué)性能的骨修復(fù)體來適應(yīng)臨床的使用需 求。該骨修復(fù)體具有良好的、生物相容性、骨力學(xué)相容性，能減短骨愈合時間，其強度高、抗 腐蝕性能好，使用壽命長。該骨修復(fù)體植入后不會引起炎癥反應(yīng)，且其彈性模量、韌性和斷 裂強度等力學(xué)性能與人骨相匹配，不會造成應(yīng)力遮擋引起的骨修復(fù)材料松動和骨吸收等負 面效應(yīng)，能夠滿足臨床對于骨修復(fù)的需要。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述技術(shù)效果。
[0007] 本發(fā)明中所使用的納米羥基磷灰石由溶膠凝膠法制備而成。以四水硝酸鈣和磷酸 三甲酯為原料，水和無水乙醇為溶劑，在PH為7. 5的條件下混合攪拌48h后，190°C干燥2h 后600 °C煅燒Ih制備而成。
[0008] 本發(fā)明提供了一種納米羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料的制備方法，其包括下述 步驟：將原料：聚醚醚酮粉末和羥基磷灰石粉末混合均勻成粉末；將之加工成型，即得；其 中，納米羥基磷灰石的用量占原料總重量的30%~35%，聚醚醚酮的用量占原料總重量的 65%~70%;納米羥基磷灰石粉末的粒徑為200nm~1 μπι，聚醚醚酮粉末的粒徑為5 μπι~ 15 μ m〇
[0009] 其中，所述納米羥基磷灰石的粒徑較佳地為200nm~1 μ m。
[0010] 其中，所述聚醚醚酮粉末的粒徑較佳地為5 μπι~15 μπι。
[0011] 其中，所述混合的方法和條件為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件，以混合均勻為準(zhǔn)。所述 混合較宜在混合機中進行。
[0012] 其中，所述加工成型的方法和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述的加工成 型較宜為注塑成型或模壓燒結(jié)成型。
[0013] 所述注塑成型的方法和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述注塑成型較佳地 在注塑機中進行。所述注塑成型的溫度較佳地為350°C~370°C。所述注塑成型的壓力較 佳地為40MPa~80MPa。
[0014] 所述模壓燒結(jié)成型的方法和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述的模壓燒結(jié) 成型較佳地按下述操作方法進行：將所述的混合粉末壓制成型，升溫?zé)Y(jié)，即可；所述升溫 的速度為3°C /min ;所述燒結(jié)的溫度為355°C~375°C;所述燒結(jié)的保溫時間為90~180分 鐘，較佳地為120分鐘。
[0015] 本發(fā)明中，不限制所述加工成型后得到的納米羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料的 形狀。如所述加工成型中所用的模具為骨修復(fù)體產(chǎn)品的模具，則所述的羥基磷灰石/聚醚 醚酮復(fù)合材料可直接用作骨修復(fù)體。若所述加工成型中所用的模具不是骨修復(fù)體產(chǎn)品的模 具，則可通過后續(xù)的加工處理操作，例如研磨、機械加工等工序，以制備所需形狀的骨修復(fù) 體。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種由上述制備方法所制得的納米羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合 材料。
[0017] 本發(fā)明中，所述的納米羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料為一種用納米羥基磷灰石 增強聚醚醚酮的復(fù)合材料。
[0018] 本發(fā)明還提供了所述納米羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料在骨修復(fù)體中的應(yīng)用。
[0019] 其中，所述的骨修復(fù)體為脊柱骨修復(fù)體或牙種植體。所述的脊柱骨修復(fù)體也稱為 椎間融合器，包括勁椎間融合器和胸/腰椎間融合器。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種骨修復(fù)體的制備方法，其包括下述步驟：將原料：聚醚醚酮 粉末和羥基磷灰石粉末混合均勻成粉末；將之加工成型，即得；其中，納米羥基磷灰石的用 量占原料總重量的30%~35%，聚醚醚酮的用量占原料總重量的65%~70%;納米羥基磷 灰石粉末的粒徑為200nm~1 μ m，聚醚醚酮粉末的粒徑為5 μ m~15 μ m。
[0021] 其中，所述生物活性玻璃粉末的粒徑較佳地為200nm~1 μπι。
[0022] 其中，所述聚醚醚酮粉末的粒徑較佳地為5 μ m~15 μ m。
[0023] 其中，所述混合的方法和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件，以混合均勻為準(zhǔn)。所 述混合較佳地在混合機中進行。
[0024] 其中，所述骨修復(fù)體產(chǎn)品的模具為制備骨修復(fù)體產(chǎn)品時常規(guī)使用的模具，較佳地 為脊柱骨修復(fù)體的模具或牙種植體的模具。所述的脊柱骨修復(fù)體也稱為椎間融合器，包括 勁椎間融合器和胸/腰椎間融合器。
[0025] 其中，所述加工成型的方法和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述的加工成 型較佳地為注塑成型或模壓燒結(jié)成型。
[0026] 所述注塑成型的方法和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述注塑成型較佳地 在注塑機中進行。所述注塑成型的溫度較佳地為350°C~370°C。所述注塑成型的壓力較 佳地為40MPa~80MPa。
[0027] 所述模壓燒結(jié)成型的方法和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述的模壓燒 結(jié)成型較佳地按下述操作方法進行：將所述的混合粉末壓制成型，再升溫，燒結(jié)成型，即可； 所述升溫的速度為:TC /min ;所述燒結(jié)的溫度為355°C~375°C ;所述燒結(jié)的保溫時間為 90~180分鐘，較佳地為120分鐘。