[發(fā)明專利]碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料表面生物活性鈣磷層及制備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910070890.2
• 申請(qǐng)日: 2009-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN101698114A
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何芳;萬怡灶;黃遠(yuǎn);王玉林;李皓;苗影
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): A61L27/40
• 分類號(hào): A61L27/40;A61L27/32
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料表面生物活性化改性技術(shù)，特別是一種三維 編織碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料表面生物活性鈣磷層及制備。

背景技術(shù)

硬組織用生物醫(yī)用制品的使用量巨大，隨著人口的老齡化，市場(chǎng)需求將逐年增長(zhǎng)。隨 著生活水平的提高，對(duì)骨植入物材料提出了更高的性能要求，金屬植入物材料存在的諸多 缺陷促使人們尋求新一代骨植入物材料。為此，國(guó)外已率先推出復(fù)合材料產(chǎn)品。三維編織 纖維復(fù)合材料的優(yōu)異特性使之成為最有前途的新一代骨植入物材料。聚醚醚酮具有相當(dāng)好 的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和阻燃、抗輻射性能，另外韌性好，對(duì)交變應(yīng)力的耐疲勞性出眾， 耐滑動(dòng)磨損和微動(dòng)磨損性能優(yōu)異。同時(shí)聚醚醚酮代替金屬制造人體骨胳具有的優(yōu)點(diǎn)主要包 括：(1)彈性模量介于皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨之間，尺寸穩(wěn)定性較好，線脹系數(shù)較小；(2)聚 醚醚酮在熱水、蒸汽、溶劑和化學(xué)試劑等條件能表現(xiàn)出較高的機(jī)械強(qiáng)度和水解穩(wěn)定性，可 以用其制備需要高溫蒸汽消毒的各種醫(yī)療器械；(3)聚醚醚酮樹脂無毒、質(zhì)量輕、耐腐蝕， 是與人體骨胳最接近的材料，可與肌體相結(jié)合。已有研究表明碳纖維是生物相容性優(yōu)異的 增強(qiáng)材料，因此三維編織碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料是替代金屬用于硬組織生物制品的 理想材料。

雖然聚醚醚酮具有良好的生物相容性，但作為硬組織生物制品還需具有良好的生物活 性。表面生物活性化改性是研制具有生物活性材料較為有效的方法，即將具有生物活性的 物質(zhì)涂覆或沉積于基體材料表面，在不改變?cè)胁牧狭W(xué)性能、降解性能的同時(shí)又為其增 添了生物活性。涂層具有一定的孔隙度，有利于新骨組織生長(zhǎng)，同時(shí)還可吸附其它活性物 質(zhì)及藥物，可誘導(dǎo)或促進(jìn)骨生長(zhǎng)。但是目前國(guó)內(nèi)外對(duì)三維編織碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材 料進(jìn)行表面生物活性化改性的報(bào)道很少。其研究雖具有相當(dāng)難度，但應(yīng)用價(jià)值極大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種三維編織碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料表面生物活性鈣 磷層及制備。對(duì)三維編織碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料進(jìn)行活化及仿生礦化處理，可以得 到致密的生物活性鈣磷層，有效提高該材料的生物活性，使其在生物醫(yī)用領(lǐng)域得到更大的 應(yīng)用。

本發(fā)明提供的一種三維編織碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料表面生物活性鈣磷層是將 熱壓成型的三維編織碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料進(jìn)行打磨拋光，然后通過等離子處理、 離子注入處理或化學(xué)溶液處理等預(yù)處理工藝使復(fù)合材料表面具有活性，再將經(jīng)過活化處理 的樣品浸泡在模擬體液(SBF)中進(jìn)行仿生礦化。

標(biāo)準(zhǔn)模擬體液的離子濃度為[Na⁺]：142.0mM、[K⁺]：5.0mM、[Mg²⁺]：2mM、[Ca²⁺]： 2.5mM、[Cl^-]：147.8mM、[HCO₃^-]：4.2mM、[HPO₄^2-]：1.0mM、[SO₄^2-]：0.4mM，以 三羥基氨基甲基甲烷(CH₂OH)₃CNH₂和HCl溶液為緩釋劑調(diào)整溶液pH值為7.4。

鈣磷層的厚度4-10μm，鈣磷層原子比為1∶1-1.5.

本發(fā)明提供的三維編織碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料表面生物活性鈣磷層及制備方 法包括的步驟：

1)將熱壓成型的纖維體積含量為18-54％的三維編織碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料打 磨、拋光，使其粗糙度接近0.7nm，并進(jìn)行超聲清洗；

2)將樣品進(jìn)行活化處理，處理方式選自：堿液處理、復(fù)合活化處理、等離子處理或 金屬離子注入處理；

3)在30-37.5℃條件下1.5倍(離子濃度)模擬體液(SBF)中浸泡7-30天，并每天 更換模擬體液。

所述的超聲清洗條件為：分別以丙酮、無水乙醇、去離子水常溫條件下超聲清洗各 10min。

所述的堿液活化處理組成為：5mol/LNaOH溶液。條件為60℃浸潤(rùn)48h，取出，用 去離子水清洗并吹干。

所述的復(fù)合活化預(yù)處理包括的步驟：

1)先用科洛斯試劑(2ml?HF(40％)+4ml?HNO₃(66％)+994ml蒸餾水)室溫下 浸泡10min；