聚醚酮酮基复合材料、组合物、修复体及制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种聚醚酮酮基复合材料、组合物、修复体及制备方法、应用。聚醚酮酮基原料组合物包括下述组分：聚醚酮酮粉末和氮化硅粉末，聚醚酮酮粉末和氮化硅粉末的质量比为(1～3)：(2～4)，氮化硅的D50粒径为0.5～3.5μm。本发明专利技术的聚醚酮酮基复合材料具有良好的促成骨性和生物相容性，能够促进成骨细胞的粘附、增殖和分化。本发明专利技术的骨修复体植入生物体内后能抑制感染，促进新骨再生，保证植入体的长期稳定。本发明专利技术的聚醚酮酮基复合材料的制备方法简单易行，可根据临床需求相应调整聚醚酮酮基复合材料的制备工艺来制备不同形状、规格和力学性能的骨修复体。

Polyether ketone ketone matrix composites, compositions, restorations, preparation methods and Applications

The invention discloses a polyether ketone ketone matrix composite material, composition, restoration, preparation method and application. The raw material composition of polyether ketone ketone group comprises the following components: polyether ketone ketone powder and silicon nitride powder, the mass ratio of polyether ketone powder to silicon nitride powder is (1-3): (2-4), and the diameter of silicon nitride D50 is 0.5-3.5 um. The polyether ketone ketone matrix composite material of the invention has good osteogenic and biocompatibility, and can promote the adhesion, proliferation and differentiation of osteoblasts. The bone restorations of the invention can inhibit infection, promote new bone regeneration and ensure long-term stability of the implants after being implanted into organisms. The preparation method of the polyether ketone ketone matrix composites is simple and feasible, and the preparation process of the polyether ketone matrix composites can be adjusted accordingly according to the clinical needs to prepare bone restorations with different shapes, specifications and mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
聚醚酮酮基复合材料、组合物、修复体及制备方法、应用
本专利技术涉及医学生物材料领域，尤其涉及一种聚醚酮酮基复合材料、组合物、修复体及制备方法、应用。
技术介绍
随着人口老龄化、中青年创伤的增加，骨修复材料成为临床需求量最大的生物医用材料之一。每年的骨组织缺损患者有数百万人，但目前临床上广泛应用的骨科固定材料及骨缺损修复材料均存在生物活性较差的问题。寻找更好的骨组织再生修复材料，是生物医用材料研究的前沿和热点。目前市场上常用的骨修复材料主要分为三大类：金属材料、生物陶瓷/生物玻璃和高分子材料。金属材料，如钛合金，其具有优良的力学性能，已经广泛应用于临床，但其价格昂贵且弹性模量远远高于骨组织，植入体内后会产生应力遮挡，引起骨吸收、骨萎缩，进而导致植入体松动引起一系列并发症；生物陶瓷材料，如羟基磷灰石，其具有很好的生物活性，但是它是一种脆性材料，不宜做承重骨修复；高分子材料，如聚醚酮酮，其弹性模量与骨相近，不会造成骨吸收和界面松动，力学性能优良，且其生物相容性好，耐腐蚀性能好。但聚醚酮酮是一种生物惰性材料，不能形成骨性结合；聚醚酮酮植入后，在聚醚酮酮材料和组织之间易形成纤维界膜，进而导致聚醚酮酮植入体的松动甚至脱落。植入材料的表面会和人体的细胞、组织进行相互的影响，材料的表面结构和特性会影响细胞粘附、增殖和分化，最终决定组织的生成量，1这也是直接影响植入手术是否成功的基本原因。中国专利申请CN104870564A公开了一种聚合物组合物，用于制造作为人造身体部分的假体装置，该聚合物组合物包含至少一种聚芳醚酮聚合物[(PAEK)聚合物和至少一种从1.3至2.5的电负性(ε)的元素的氮化物，但是其仅仅侧重材料的机械性能，并未对生物活性的指标进行测试，更未提及材料的抗菌性能。而且，常用的骨修复材料往往只具有生物活性，能促进新骨的再生，但是往往不能解决术后感染的问题，生物活性也不够高。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于克服现有技术中的骨修复材料生物活性低，抗菌性能差的缺陷，提供了一种聚醚酮酮基复合材料、组合物、修复体及制备方法、应用。本专利技术的聚醚酮酮基复合材料、组合物、修复体及制备方法、应用能够提高聚醚酮酮基复合材料的生物活性，具有良好的生物相容性、成骨性和抗菌性，与骨组织有较匹配的力学性能，能促进成骨细胞的粘附、增殖和分化，抑制细菌感染。介导细胞定向生长。该聚醚酮酮基复合材料的制备方法简单易行，可调整制备工艺来制备不同形状、规格和力学性能的骨修复材料来适应临床的使用需求，为生物活性骨修复或替代材料的制备提供了重要材料基础。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题。本专利技术提供一种聚醚酮酮基原料组合物，其包括下述组分：聚醚酮酮粉末和氮化硅粉末；所述聚醚酮酮粉末和所述氮化硅粉末的质量比为(1～3)：(2～4)，所述氮化硅的D50粒径为0.5～3.5μm。在本专利技术中，所述氮化硅的D50粒径可以为0.5μm，1.5μm，2μm，2.5μm，3μm，3.5μm。优选地，所述氮化硅的D50粒径为1.5～3μm。进一步优选地，所述氮化硅的D50粒径为2.5μm。优选地，在所述聚醚酮酮基原料组合物中，所述聚醚酮酮粉末和所述氮化硅粉末的质量比为(20wt％～60wt％)：(40wt％～80wt％)，例如54wt％：46wt％、44wt％：56wt％、34wt％：66wt％、28wt％：72wt％。进一步优选地，在所述聚醚酮酮基原料组合物中，所述聚醚酮酮与所述氮化硅的比例为(28wt％～54wt％)：(46wt％～72wt％)。进一步优选地，在所述聚醚酮酮基原料组合物中，所述聚醚酮酮与所述氮化硅的比例为28wt％：72wt％。本专利技术经过反复试验发现，氮化硅含量越高，材料的生物活性和抗菌性能越好，但是氮化硅的质量比超过72％时，材料的力学性能下降，所以优选聚醚酮酮和氮化硅的粉末的质量比为28wt％：72wt％。本专利技术的聚醚酮酮为常规医用级即可，优选地，所述聚醚酮酮的聚合度为103-105，进一步优选为104，优选地，所述聚醚酮酮的密度为1.2g/cm3～1.4g/cm3，进一步优选为1.3g/cm3。优选地，本专利技术的氮化硅粉末密度为3.1g/cm3～3.3g/cm3，进一步优选为3.2g/cm3。优选地，所述聚醚酮酮的D50粒径为15～25μm，例如15μm，20μm，25μm。本专利技术的聚醚酮酮购自恩菲尔德牛津性能材料，D50粒径为15μm、20μm和25μm，型号为OXPEKK-C。本专利技术的氮化硅购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，型号为β相，纯度为99.9％，D50粒径范围为1.5μm、2μm、2.5μm和3μm。本专利技术中，所述聚醚酮酮基原料组合物的制备方法可通过本领域常规方法制得，一般将各组分混合均匀后，先在乙醇中清洗，烘干，然后在去离子水中清洗后，烘干即可。优选地，将所述混合均匀后的物料分别先后倒入无水乙醇和去离子水中，超声清洗分散后置于70～80℃烘箱内烘干，即得所述聚醚酮酮基原料组合物。本专利技术还提供了一种聚醚酮酮基复合材料，所述聚醚酮酮基复合材料包括聚醚酮酮基体和氮化硅粉末，所述氮化硅的粒径为0.5～3.5μm，其中至少部分所述氮化硅的颗粒裸露在所述聚醚酮酮基复合材料的表面，且所述氮化硅在所述聚醚酮酮基复合材料的表面的平均面积占比为20％-62％。在本专利技术中，所述氮化硅在所述聚醚酮酮基复合材料的表面的平均面积占比可以为20％、26％、34％、43％、44％、51％、60％、62％。优选地，所述氮化硅在所述聚醚酮酮基复合材料的表面的平均面积占比为34％-62％，进一步优选地为51％-60％。优选地，所述聚醚酮酮基复合材料采用所述聚醚酮酮基原料组合物制成。优选地，所述聚醚酮酮基复合材料的表面粗糙度Ra值为2.09～2.92μm。优选地，所述聚醚酮酮基复合材料的表面为多孔形貌或沟槽形貌。其中，当所述聚醚酮酮基复合材料的表面具有多孔结构时，进一步优选地，孔径大小为3～5μm，且所述氮化硅粉末嵌入在多孔内。其中，当所述聚醚酮酮基复合材料的表面具有沟槽结构时，进一步优选地，沟槽宽度为20～60μm，沟槽间距为20～60μm，沟槽深度为5～10μm。本专利技术还提供了一种聚醚酮酮基复合材料的制备方法，其包括下述步骤：将所述聚醚酮酮基原料组合物加工成型即可，其中所述加工成型为冷压烧结成型、热压烧结成型或挤出注塑成型。本专利技术中，所述加工成型后得到的聚醚酮酮基复合材料的形状不限。若所述加工成型中所用的模具为骨修复体产品的模具，则所述的聚醚酮酮基复合材料可直接用作骨修复体。若所述加工成型中所用的模具不是骨修复体产品的模具，则可通过后续的加工处理操作，例如研磨、机械加工等工序，以制备所需形状的骨修复体。当所述加工成型为冷压烧结成型时，优选地，将所述聚醚酮酮基原料组合物在模具中压制成型，再在烧结炉中烧结成型。所述烧结成型的过程中，烧结炉的升温速度优选地为2～3℃/min。所述烧结成型的温度优选地为358～378℃。所述烧结成型的保温时间优选地为2～3小时。当所述加工成型为热压烧结成型时，优选地，将所述聚醚酮酮基原料组合物在加热模具中进行热压烧结成型。其中，所述热压烧结成型过程中，热压温度优选地为350～365℃。热压压力优选地为2～5MPa。热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚醚酮酮基原料组合物，其特征在于，其包括下述组分：聚醚酮酮粉末和氮化硅粉末，所述聚醚酮酮粉末和所述氮化硅粉末的质量比为(1～3)：(2～4)，所述氮化硅的D50粒径为0.5～3.5μm。

【技术特征摘要】
1.一种聚醚酮酮基原料组合物，其特征在于，其包括下述组分：聚醚酮酮粉末和氮化硅粉末，所述聚醚酮酮粉末和所述氮化硅粉末的质量比为(1～3)：(2～4)，所述氮化硅的D50粒径为0.5～3.5μm。2.如权利要求1所述的聚醚酮酮基原料组合物，其特征在于，所述氮化硅的D50粒径为1.5～3μm，优选为2.5μm；和/或，在所述聚醚酮酮基原料组合物中，所述聚醚酮酮粉末和所述氮化硅粉末的质量比为(20wt％～60wt％)：(40wt％～80wt％)，进一步优选为(28wt％～54wt％)：(46wt％～72wt％)；和/或，所述聚醚酮酮的聚合度为103～105，进一步优选为104；和/或，所述聚醚酮酮的密度为1.2g/cm3～1.4g/cm3，进一步优选为1.3g/cm3；和/或，所述氮化硅粉末的密度为3.1g/cm3～3.3g/cm3，进一步优选为3.2g/cm3；和/或，所述聚醚酮酮的D50粒径为15～25μm。3.一种聚醚酮酮基复合材料，其特征在于，所述聚醚酮酮基复合材料包括聚醚酮酮基体和氮化硅粉末，所述氮化硅的D50粒径为0.5～3.5μm，其中至少部分所述氮化硅裸露在所述聚醚酮酮基复合材料的表面，且所述氮化硅在所述聚醚酮酮基复合材料的表面的平均面积占比为20％～62％；所述氮化硅在所述聚醚酮酮基复合材料的表面的平均面积占比优选为34％-62％；所述氮化硅在所述聚醚酮酮基复合材料的表面的平均面积占比优选为51％-60％；所述聚醚酮酮基复合材料优选采用如权利要求1或2所述聚醚酮酮基原料组合物制成；所述聚醚酮酮基复合材料的表面粗糙度Ra值优选为2.09～2.92μm；所述聚醚酮酮基复合材料的表面优选为多孔形貌或沟槽形貌；其中，当所述聚醚酮酮基复合材料的表面具有多孔结构时，孔径大小优选为3～5μm，且所述氮化硅粉末嵌入在多孔内；其中，当所述聚醚酮酮基复合材料的表面具有沟槽结构时，沟槽宽度优选为20～60μm，沟槽间距为20～60μm，沟槽深度为5～10μm。4.一种聚醚酮酮基复合材料的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：将如权利要求1或2所述的聚醚酮酮基原料组合物加工成型即可，其中所述加工成型为冷压烧结成型、热压烧结成型或挤出注塑成型。5.如权利要求4所述的聚醚酮酮基复合材料的制备方法，其特征在于，当所述加工成型为冷压烧结成型时，将所述聚醚酮酮基原料组合物在模具中压制成型，再在烧结炉中烧结成型；其中，所述烧结成型的过程中，烧结炉的升温速度优选地为2～3℃/min；所述烧结成型的温度优选地为358～378℃；所述烧结成型的保温时间优选地为2～3小时；优选地，当所述加工成型为热压烧结成型时，将所述聚醚酮酮基原料组合物在加热模具中进行热压烧结成型；其中，所述热压烧结成型过程中，热压温度优选地为350～365℃；热压压力优选地为2～5MPa；...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏杰，吴涵，汤亭亭，潘泳康，沈学宁，王德强，王雪红，杨立利，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31