[發(fā)明專利]生物功能化表面改性的聚醚醚酮材料及其制備方法與應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911301351.5
• 申請(qǐng)日: 2019-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN111116964A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶彬恩;岳冰;霍市城;王友
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院
• 主分類號(hào): C08J7/14
• 分類號(hào): C08J7/14;A61L27/18;A61L27/54;A61L27/50;C08L61/16
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

本發(fā)明通過聯(lián)合強(qiáng)酸酸化的方法，對(duì)骨科生物材料PEEK片進(jìn)行生物功能化改性，賦予其促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化及骨礦化同時(shí)具有抑制炎癥因子的分泌的生物活性。該P(yáng)EEK表面改性方法簡(jiǎn)單、成本低、制備的PEEK植入物具備多種生物功能，有望促進(jìn)PEEK骨科植入物體內(nèi)骨整合同時(shí)減少PEEK片植入體內(nèi)后因早期過度的炎癥反應(yīng)引起的松動(dòng)相關(guān)并發(fā)癥。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)用高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物功能化表面改性的聚醚醚酮材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

一個(gè)完美的骨科種植體植入種植體后應(yīng)避免并發(fā)癥的發(fā)生。Goodman (GoodmanSB，Biomaterials 2013,34(13):3174-3183)提出骨科生物涂層植入物在涂料未來重點(diǎn)提高骨整合，減少慢性炎癥反應(yīng)。韓(Han,Biomaterials,2010. 31(13):p.3465-70.)認(rèn)為，優(yōu)良的骨科假體不僅要有促進(jìn)骨組織生長(zhǎng)的潛能，而且要具有良好的生物相容性。總之，對(duì)骨科內(nèi)植入表面功能化改性不僅要要抑制植入物周圍炎癥反應(yīng)，還需提高植入物骨整合。

目前構(gòu)建骨科假體體外實(shí)驗(yàn)大多局限于促進(jìn)成骨性能研究，但機(jī)體對(duì)假體的反應(yīng)是非常復(fù)雜的，有些修飾的骨科假體體外實(shí)驗(yàn)促進(jìn)成骨效果較好，但體內(nèi)骨整合實(shí)驗(yàn)卻不太理想，主要原因在于體外很難模擬一個(gè)體內(nèi)環(huán)境。機(jī)體對(duì)內(nèi)植物的炎癥反應(yīng)被認(rèn)為影響假體體內(nèi)性能的重要因素，基于此生物材料的設(shè)計(jì)應(yīng)該基于避免宿主的炎癥免疫反應(yīng)。同時(shí)目前評(píng)價(jià)內(nèi)植物材料的骨結(jié)合研究主要采用材料與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞或成骨細(xì)胞在成骨誘導(dǎo)液刺激的的單因素培養(yǎng)模型，通過成骨分化指標(biāo)(堿性磷酸酶，茜素紅以及骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2等成骨相關(guān)基因的表達(dá))來評(píng)價(jià)，并沒有考慮到內(nèi)植入物及生物功能化的內(nèi)植物對(duì)宿主的固有炎癥反應(yīng)。宿主對(duì)內(nèi)植物的炎癥反應(yīng)能夠很大程度上影響內(nèi)置物在體內(nèi)的性能尤其是骨整合，也即是骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化。

聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)是一種半結(jié)晶線性多環(huán)芳香熱塑性塑料，由英國(guó)科學(xué)家于1978年首先開發(fā)(Ma，Int J Mol Sci. 2014；15(4):5426-5445.)。PEEK的分子結(jié)構(gòu)以芳香分子為主干并在芳香環(huán)之間連接有酮和酯官能基團(tuán)，這種特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)使PEEK表現(xiàn)出穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)，如耐高溫、耐磨、耐燃燒、耐水解、耐化學(xué)藥品等(Luo，J Mech Behav Biomed Mater.2014；29:103-113.12-15；Kurtz SM，Biomaterials.2007；28(32): 4845-4869.。PEEK具有良好的體外和體內(nèi)生物相容性，無毒性、無致畸、無致突變、致癌效應(yīng)，而且放射線可以透過，磁共振掃也不會(huì)產(chǎn)生偽影。目前，PEEK 及其復(fù)合材料已成為材料學(xué)家和骨科專家研究的熱點(diǎn)，且已有椎間融合器、人工關(guān)節(jié)假體等應(yīng)用于臨床并取得了良好的近期隨訪效果。然而，PEEK是生物惰性及疏水性的，缺乏生物活性，植入體內(nèi)后不能很好地與宿主骨進(jìn)行骨整合，極大地限制了其在臨床上的廣泛應(yīng)用。

因此對(duì)于聚醚醚酮生物材料表面改性應(yīng)該同時(shí)具備促進(jìn)聚醚醚酮骨整合同時(shí)抑制炎癥反應(yīng)，但目前應(yīng)用于骨科的功能化材料大多具有單一的促進(jìn)骨整合或抑制炎癥反應(yīng)性能。很少有骨科材料會(huì)考慮到宿主的固有炎癥反應(yīng)，更不用說同時(shí)具備促進(jìn)成骨分化骨整合及抑制炎癥反應(yīng)的多種功能化的材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服聚醚醚酮(PEEK)材料生物惰性問題及通過表面改性賦予其多種生物功能，并提供一種生物功能化表面改性的聚醚醚酮材料及其制備方法與應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種生物功能化表面改性的聚醚醚酮材料的制備方法，其特征在于：包括：將聚醚醚酮材料浸在的強(qiáng)酸中進(jìn)行酸化，然后在去離子水中浸泡以除去多余的酸，然后用去離子水超聲清洗，干燥，即得表面改性的聚醚醚酮材料。

優(yōu)選地，所述強(qiáng)酸為氫氟酸(HF)、硝酸(HNO₃)、或HF與HNO₃等比例的混合酸中的一種，所述的HF與HNO₃均為AR級(jí)。