一种具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料及其制备方法，本发明专利技术用钴纳米线与Ti

【技术实现步骤摘要】
一种具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料及其制备方法
本专利技术涉及生物材料领域，具体涉及一种具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料及其制备方法。
技术介绍
由于各种肿瘤、创伤、先天畸形及其他疾病导致的骨缺损愈合比较艰难，因此，如何提高骨缺愈合仍然是今天科研工作者及临床医生面临的一个棘手问题。特种工程塑料聚醚醚酮(PEEK)以其优良的热稳定性、机械性能、射线可透性及生物相容性成为最有发展前途的、可代替传统金属植入体的硬组织修复材料。但PEEK植入手术难免会在手术过程和术后康复过程中遇到细菌感染，为了避免细菌感染，通常使用抗生素来预防细菌感染，降低炎症发生的几率。一直以来，青霉素、链霉素、甲氧苄啶和四环素等抗生素大大降低了病原性细菌感染疾病的发病率和死亡率，在临床上具有广泛应用。但是，长期滥用抗生素将使许多致病菌容易对各种抗生素产生耐药性，轻则导致病原体感染疾病久治不愈，降低治疗效果，重则导致患者病情的恶化甚至死亡。近年来，光学技术发展迅速，光敏材料由于其可以协同光动力疗法和光热疗法在生物医学领域得到了广发的应用。特别是二维结构的半导体Ti3C2材料可以涂覆于PEEK表面，经激光激发所产生的热和单线态氧(1O2)可使细菌破裂而死，在细菌感染治疗中有着巨大的潜力，可替换抗生素治疗，以此解决致病菌耐药性问题。Ti3C2涂层抗菌性能和对细菌的伤害能力主要取决于其短时间产生热的高低和单线态氧的多少。但是，Ti3C2涂层产生单线态氧虽然会破坏细菌膜完整性，但是由于Ti3C2涂层自身电子转移以产生单线态氧太少，所以抗菌效果受限。因此，如何提高Ti3C2的自身电子转移产生的单线态氧，解决Ti3C2抗菌效果受限，从而防止PEEK种植体染菌，抑制耐药菌产生，保证骨修复正常进行，成为PEEK骨缺损修复材料的主要研究方向。
技术实现思路
为了克服聚醚醚酮骨缺损修复材料无抗菌性且依赖于抗生素抑菌易产生耐药菌的缺陷等问题，本专利技术的目的之一是提供一种具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料，所述修复材料包括表面粗糙、多孔且带有磺酸基团的磺化聚醚醚酮，以及涂覆在所述磺化聚醚酮表面上的Ti3C2-CoNWs复合材料。优选地，所述Ti3C2-CoNWs复合材料的制备包括以下步骤：步骤S1：首先将Ti3C2和CoNWs分别分散在去离子水中，得到Ti3C2悬浮液和CoNWs悬浮液，然后将Ti3C2悬浮液和CoNWs悬浮液等体积混合得到混合悬浮液，其中，Ti3C2悬浮液和CoNWs悬浮液的摩尔浓度比为1:(0.5-1)；步骤S2：将步骤S1获得的混合液进行20-30min超声，得到Ti3C2-CoNWs复合材料。优选地，所述Ti3C2为单层状的Ti3C2。优选地，所述磺化聚醚醚酮的制备方法如下：首先将聚醚醚酮基材置于浓硫酸中并超声5-15min，然后将超声处理后的聚醚醚酮用丙酮和无水乙醇洗涤后获得磺化聚醚醚酮。优选地，所述单层的Ti3C2的制备方法如下：首先将LiF加入到摩尔浓度为9-10mol/L的盐酸溶液中并搅拌均匀，然后再往加入LiF/HCl的溶液中加入Ti3AlC2得到混合物，将所述混合物依次在冰浴中搅拌反应30min、35℃的条件下搅拌反应24-48h，然后用去离子水将搅拌反应后的混合物洗涤获得Ti3C2Tx悬浮液，将获得的Ti3C2Tx悬浮液离心并将其洗涤至pH为5-6获得多层状的Ti3C2Tx；将获得的多层状的Ti3C2Tx重新分散到去离子水中得到Ti3C2Tx的分散液，将所述分散液置于冰浴中超声1h时，然后将超声处理后的分散液离心并去掉上清液获得单层的Ti3C2纳米薄片分散在水中的Ti3C2悬浮液，将Ti3C2悬浮液进行干燥后获得单层的Ti3C2。优选地，所述LiF与Ti3AlC2的质量比为1：(0.5-1)。优选地，所述CoNWs的制备方法如下：首先将CoCl2·6H2O和EDTA-2Na按摩尔比为1:1加入到去离子水中并搅拌均匀获得原料液，将原料液的pH调节为13-14获得反应液，然后将反应液置于磁场笼罩的80℃环境中反应，并往反应液中先加入600-650μL的N2H4·H2O并搅拌均匀、然后在不搅拌的情况下往反应液中再加入240-300μL的H2PtCl·6H2O，生成CoNWs后将生成CoNWs收集并依次用去离子水、无水乙醇进行洗涤，最后将其进行真空冷冻干燥获得CoNWs。优选地，所述原料液用NaOH对其进行pH值调整。本专利技术的另一目的是提供一种具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料制备方法，具体包括以下步骤：步骤C1:首先将Ti3C2-CoNWs复合材料浸滴在磺化聚醚醚酮表面，然后将浸滴后的磺化聚醚醚酮在温度为50-60℃的条件下进行烘干；步骤C2:将所述步骤C1重复3-5次，最终获得具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料Ti3C2-CoNWs/SPEEK。与现有技术相比，本专利技术具有以下的有益效果：(1)本专利技术选用具有较大比表面积的单层Ti3C2与CoNWs复合形成的Ti3C2-CoNWs复合材料，复合材料中的CoNWs金属材料是具有优良电子迁移率的一维几何结构，为Ti3C2光电子转移提供了相当直的、快速的传输通道，以此增强了电子-空穴的电荷转移和分离能力，从而延缓Ti3C2能带中电子和空穴的结合，增加电子转移从而增加单线态氧的形成，解决Ti3C2抗菌效果受限，从而防止SPEEK种植体染菌，抑制耐药菌产生，保证骨修复正常进行。并且，Ti3C2-CoNWs复合材料产生的光热也不受影响。(2)本专利技术通过将聚醚醚酮置于浓硫酸中进行磺化，获得表面粗糙、多孔并带有磺酸基团的磺化聚醚醚酮(SPEEK)。当悬浮状的Ti3C2-CoNWs复合材料浸滴在SPEEK上时，由于SPEEK表面粗糙、多孔的特征，增加了Ti3C2-CoNWs复合材料与SPEEK的接触面积，提高了Ti3C2-CoNWs复合材料与SPEEK之间的结合力，避免Ti3C2-CoNWs复合材料从SPEEK上脱落。此外，由于SPEEK上的磺酸基团能与Ti3C2-CoNWs复合材料中Ti3C2表面的羟基反应生成磺酸酯，使SPEEK与Ti3C2-CoNWs复合材料之间还存在化学键连接，从而进一步增加Ti3C2-CoNWs复合材料与SPEEK之间的结合力，避免Ti3C2-CoNWs复合材料在使用过程中从SPEEK上脱落的问题。(3)本专利技术制备的Ti3C2-CoNWs复合材料是通过延缓Ti3C2能带中电子和空穴的结合，增加Ti3C2光电子转移促使电子转移，从而增加单线态氧的形成，使Ti3C2-CoNWs/SPEEK具有抗菌性能，解决了使用抗生素导致病菌耐药性问题。此外，由于本专利技术中所有材料具有优良的生物相容性、较低的细胞毒性和持久的抗菌性能，可用于医用种植体表面的涂层，骨修复植入材料和抗菌辅料的体外使用等。(4)本专利技术制备的Ti3C2-CoNWs复合材料在近红外光照射下不仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料，其特征在于，所述修复材料包括表面粗糙、多孔且带有磺酸基团的磺化聚醚醚酮，以及涂覆在所述磺化聚醚酮表面上的Ti

【技术特征摘要】
1.一种具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料，其特征在于，所述修复材料包括表面粗糙、多孔且带有磺酸基团的磺化聚醚醚酮，以及涂覆在所述磺化聚醚酮表面上的Ti3C2-CoNWs复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料，其特征在于，所述Ti3C2-CoNWs复合材料的制备包括以下步骤：
步骤S1：首先将Ti3C2和CoNWs分别分散在去离子水中，得到Ti3C2悬浮液和CoNWs悬浮液，然后将Ti3C2悬浮液和CoNWs悬浮液等体积混合得到混合悬浮液，其中，Ti3C2悬浮液和CoNWs悬浮液的摩尔浓度比为1:(0.5-1)；
步骤S2：将步骤S1获得的混合液进行20-30min超声，得到Ti3C2-CoNWs复合材料。


3.根据权利要求2所述的一种具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料，其特征在于，所述Ti3C2为单层状的Ti3C2。


4.根据权利要求1-3任一项所述的一种具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料，其特征在于，所述磺化聚醚醚酮的制备方法如下：
首先将聚醚醚酮基材置于浓硫酸中并超声5-15min，然后将超声处理后的聚醚醚酮用丙酮和无水乙醇洗涤后获得磺化聚醚醚酮。


5.根据权利要求3所述的一种具有抗菌性能的聚醚醚酮骨修复材料，其特征在于，所述单层的Ti3C2的制备方法如下：
首先将LiF加入到摩尔浓度为9-10mol/L的盐酸溶液中并搅拌均匀，然后再往加入LiF/HCl的溶液中加入Ti3AlC2得到混合物，将所述混合物依次在冰浴中搅拌反应30min、35℃的条件下搅拌反应24-48h，然后用去离子水将搅拌反应后的混合物洗涤获得Ti3C2Tx悬浮液，将获得的Ti3C2Tx悬浮液离心并将其洗涤至pH为5-6获得多层状的Ti3C...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓怡，刘芸秀，韩秋阳，谢璐，谢克难，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51