[發(fā)明專(zhuān)利]一種對(duì)聚醚醚酮材料進(jìn)行表面改性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410141140.0
• 申請(qǐng)日: 2014-04-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104975267B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宣勇;陸濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/48
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/48;C23C14/20;C23C14/08;C08J7/12
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙)31261
• 代理人: 曹芳玲,鄭優(yōu)麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對(duì)聚醚醚酮材料進(jìn)行表面改性的方法，具體涉及一種通過(guò)等離子體浸沒(méi)離子注入技術(shù)對(duì)聚醚醚酮材料進(jìn)行表面改性的方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著生物材料制備使用理論和技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，高分子植入體材料的應(yīng)用前景將更為廣闊。醫(yī)用聚醚醚酮材料(PEEK)的彈性模量與人體骨組織最為匹配，可有效減少應(yīng)力遮擋效應(yīng)造成的骨吸收和骨萎縮，且抗疲勞性突出，適合用于醫(yī)療植入裝置長(zhǎng)期植入(Biomaterials2007,28:4845-4869.)。然而，PEEK生物活性較差，植入人體后不易與人體骨組織鍵合，同時(shí)PEEK無(wú)明顯抗菌性，植入后易滋生細(xì)菌，限制了其作為植入體材料長(zhǎng)期植入。如何提高PEEK骨整合性和抗菌性已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。目前對(duì)聚醚醚酮材料進(jìn)行表面改性的主要方法是化學(xué)接枝法，這種方法改性深度淺，效果較差，且反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。

因此，如何通過(guò)簡(jiǎn)便易行的方式，對(duì)聚醚醚酮材料進(jìn)行表面改性，提高聚醚醚酮材料的生物相容性和抗菌性，已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有對(duì)聚醚醚酮材料進(jìn)行表面改性的方法的缺陷，提高聚醚醚酮材料的生物相容性和抗菌性，本發(fā)明提供一種通過(guò)等離子體浸沒(méi)離子注入技術(shù)對(duì)聚醚醚酮材料進(jìn)行表面改性的方法。

本發(fā)明提供一種對(duì)聚醚醚酮材料進(jìn)行表面改性的方法，所述方法包括：通過(guò)等離子體浸沒(méi)離子注入技術(shù)，在聚醚醚酮材料的表面進(jìn)行鋅離子注入或者鋅/氧二元離子注入，得到改性后的聚醚醚酮材料。

表面結(jié)構(gòu)是決定材料表面生物學(xué)性質(zhì)的重要因素。人體中，骨骼、牙齒、DNA和蛋白等都含有具備特定功能的微米/納米結(jié)構(gòu)。有研究表明納米尺度材料對(duì)喚起適當(dāng)細(xì)胞反應(yīng)，調(diào)節(jié)細(xì)胞在材料表面的粘附和分化，促進(jìn)骨再生，改善并延長(zhǎng)植入體使用效果和壽命具有重要作用，所以，納米生物材料及生物材料表面納米化已成為生物醫(yī)用材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)(Materials Science&Engineering R-Reports,2010,70:275-302.)。納米結(jié)構(gòu)可刺激(促進(jìn))成骨相關(guān)細(xì)胞粘附、增殖和骨向分化，已在硬組織植入體材料領(lǐng)域被廣泛報(bào)道。此外，特殊尺寸的納米結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)菌遷移、增殖和細(xì)菌生物膜形成也具有抑制作用。因此，構(gòu)建微米/納米結(jié)構(gòu)是基于實(shí)際應(yīng)用中對(duì)聚醚醚酮材料表面功能化的選擇。

然而，單純依靠結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)骨整合性和抗菌性的兼具較為困難。研究表明，鋅元素是骨骼組成的重要微量元素，適量的鋅補(bǔ)給對(duì)于骨穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)具有非常積極的作用，不但能夠加速成骨細(xì)胞的成熟和分化，促進(jìn)新骨的形成和重建，還能夠同時(shí)抑制破骨細(xì)胞坑的形成，降低破骨細(xì)胞的骨吸收活性。此外，鋅元素具有廣譜抗菌性，不易產(chǎn)生耐藥性，并且適量的鋅對(duì)維持人體正常免疫功能具有重要的作用，有利于減少炎癥反應(yīng)，促進(jìn)創(chuàng)傷愈合(Acta biomaterialia,2012,8:904-915.)。因此，在聚醚醚酮材料表面構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)，并同時(shí)引入鋅元素有利于實(shí)現(xiàn)骨整合性和抗菌性的兼具。

較佳地，所述通過(guò)等離子體浸沒(méi)離子注入技術(shù)進(jìn)行鋅離子注入的工藝參數(shù)包括：本底真空度為3×10^-3～5×10^-3Pa，鋅注入電壓為15～40kV，鋅注入脈寬為50～600微秒，鋅注入脈沖頻率為5～10Hz，陰極源觸發(fā)脈寬為500～2000微秒，注入時(shí)間為30～180分鐘。

本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例為，所述等離子體浸沒(méi)離子注入技術(shù)進(jìn)行鋅離子注入的工藝參數(shù)為：鋅注入脈寬為200～600微秒，注入時(shí)間為60～180分鐘。

本發(fā)明的一個(gè)尤其優(yōu)選實(shí)施例為，所述等離子體浸沒(méi)離子注入技術(shù)的工藝參數(shù)：本底真空度為3.5×10^-3Pa，所述鋅注入電壓為30kV，所述鋅注入脈沖頻率為8Hz，所述鋅注入脈寬為450微秒，陰極源觸發(fā)脈寬為500微秒，所述鋅注入時(shí)間為180分鐘。

較佳地，所述聚醚醚酮材料可為純聚醚醚酮材料，所述改性后的純聚醚醚酮材料表面具有納米顆粒結(jié)構(gòu)。

較佳地，所述聚醚醚酮材料可為碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮材料，改性后的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮表面具有納米顆粒結(jié)構(gòu)或納米多孔結(jié)構(gòu)。