一种负载锂的三维微孔磺化聚醚醚酮、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种负载锂的三维微孔磺化聚醚醚酮、制备方法及其应用，负载锂的三维微孔磺化聚醚醚酮经过磺化、锂化处理后制备而成，通过表面化学改性技术将可刺激促血管生成因子分泌、增强骨再生、软骨生成和保护的锂离子负载到磺化处理的三维微孔磺化聚醚醚酮。本发明专利技术所述制备方法操作简单、反应条件温和，PEEK基体经过改性后，对材料本身性质没有很大改变，也没有引入对人体有害的元素，使得PEEK优良的机械性能得以保留；制备的SPEEK

【技术实现步骤摘要】
一种负载锂的三维微孔磺化聚醚醚酮、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于医用生物材料应用
，具体涉及一种负载锂的三维(3D)微孔磺化聚醚醚酮(SPEEK
‑
Li)、制备方法及其应，通过表面化学修饰负载锂的三维微孔磺化聚醚醚酮以促进植入物
‑
界面骨整合。

技术介绍

[0002]作为一种半结晶、高性能、不可吸收的热塑性材料，聚醚醚酮(PEEK)已被用作替代金属植入物的材料，用于创伤、矫形和脊柱外科手术。与金属植入物相比，PEEK具有以下优点：
①
耐环境性，这有助于提高耐腐蚀性在人体内；
①
低弹性模量(3
‑
4gpa)，与人类皮质骨(18gpa)的弹性模量非常接近，这可以降低应力屏蔽的程度；
③
透光性有利于术后随访期间评估PEEK植入物周围的新骨形成；
④
碳纤维可以增强PEEK的抗疲劳性能。然而，由于其生物惰性，使得PEEK植入物与宿主骨组织之间骨整合能力较差，容易发生种植体位移、笼陷或假性关节的并发症，从而限制了其作为骨修复材料的应用。既往对PEEK材料表面改性的研究主要包括：“羟基石灰石(HA)
‑
PEEK复合材料”、“纳米氟磷石灰
‑
PEEK”、“纳米二氧化钛
‑
PEEK复合结构”等。但是这些生物复合结构无法与聚醚醚酮基体形成稳定持久的结合、对提高PEEK的生物相容性效果一般以及制作成本较高等缺点。
[0003]锂盐是一类经典的精神疾病治疗用药，近年来其在骨科领域的应用效果及机制受到越来越多的关注。目前有关研究发现，锂离子可促进促血管生成活性因子的分泌，进而促进骨血管新生和骨再生；也有研究将锂离子运用于骨关节炎、骨质疏松症以及骨科材料的修饰改进等方面，这为骨科疾病的治疗途径开拓了新的渠道。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于研究通过表面化学修饰的方法制备负载锂的三维(3D)微孔磺化聚醚醚酮(SPEEK
‑
Li)以促进植入物
‑
骨组织界面的骨整合，进而满足临床对PEEK的生物相容性及骨整合的需求。本专利技术是通过表面化学改性技术将可刺激促血管生成因子分泌、增强骨再生、软骨生成和保护的锂离子负载到磺化处理的三维微孔磺化聚醚醚酮，以增强其生物相容性和骨整合能力。经过磺化、锂化处理后的PEEK表面形成了多重微孔网格的三维立体结构，显著增加材料与骨组织的接触面积，促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)的粘附及成骨分化能力。为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]一种负载锂的三维微孔磺化聚醚醚酮的制备方法，包括以下步骤：
[0006]a、将聚醚醚酮基体经清洗烘干后备用；
[0007]b、将步骤a处理后的聚醚醚酮基体浸入浓硫酸中进行磺化处理，处理结束后去除多余的浓硫酸残基，得到磺化聚醚醚酮；
[0008]c、将步骤b处理后的磺化聚醚醚酮基体浸入氢氧化锂溶液中进行锂化处理，结束后去离子水清洗表面，得到表面负载锂的磺化聚醚醚酮，并烘干备用。
[0009]进一步的，所述步骤a的具体清洗步骤为：将聚醚醚酮基体依次经过丙酮、无水乙
醇、去离子水摇床上清洗，每次15min，共3次循环；清洗后的聚醚醚酮基体，放入37℃的烘箱里干燥备用。
[0010]进一步的，所述步骤b的磺化处理使用的浓硫酸的浓度是98％，处理时间为3min，处理结束后置于去离子水中中止反应；置于100℃的水浴锅中加热4h，去除多余的浓硫酸残基，得到的磺化聚醚醚酮放入37℃的烘箱里干燥备用。
[0011]进一步的，所述步骤c的锂化处理使用的氢氧化锂溶液的浓度是1mol/L，处理温度是120℃，处理时间是6h；清洗后的表面负载锂的磺化聚醚醚酮放入37℃的烘箱里干燥备用。
[0012]本专利技术所述的制备方法制得的负载锂的三维微孔磺化聚醚醚酮。
[0013]本专利技术所述的负载锂的三维微孔磺化聚醚醚酮在制备促进植入物
‑
界面骨整合的药物的应用。有益效果：本专利技术提供了一种负载锂的三维微孔磺化聚醚醚酮、制备方法及其应用，对制备的SPEEK
‑
Li进行表面特征分析提示制备成功；体外细胞实验证明SPEEK
‑
Li具有促进BMSCs粘附、增值、向成骨分化；体内实验利用大鼠股骨远端植入棒模型证明SPEEK
‑
Li促进植入物
‑
骨界面整合。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0015](1)本专利技术采用表面化学修饰改性技术进行材料的制备，其操作简单、反应条件温和，室温下，PEEK即可与浓硫酸发生磺化反应，引入基团
‑
SO3H；LiOH电离产生的OH
‑
与
‑
SO3H电离产生H
+
,在热反应的条件下，发生中和反应，从而得到SPEEK
‑
Li；
[0016](2)PEEK基体经过改性后，对材料本身性质没有很大改变，也没有引入对人体有害的元素，使得PEEK优良的机械性能得以保留；
[0017](3)本专利技术所述制备方法比较简便，制作成本较低，制备的SPEEK
‑
Li性能优异，生物相容性及促骨长入能力显著提高，在临床上有较好的应用前景。
附图说明
[0018]下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述。
[0019]图1为电镜下三种材料的表征图；
[0020]图2为XPS分析结果图；
[0021]图3为AFM分析结果图；
[0022]图4为三种材料的水接触角图；
[0023]图5为CCK
‑
8结果图；
[0024]图6为电镜下BMSC细胞铺展图；
[0025]图7为细胞荧光骨架结果图；
[0026]图8为成骨相关基因表达情况图；
[0027]图9为ALP、ARS染色结果图；
[0028]图10为ALP试剂盒检测、细胞外基质矿化定量结果图；
[0029]图11为大鼠股骨三维重建结果图；
[0030]图12为CT定量分析图；
[0031]图13为股骨HE染色结果图；
[0032]图14为免疫荧光结果图。
具体实施方式
[0033]下面结合具体实施例来进一步描述本专利技术，但实施例仅是范例性的，并不对本专利技术的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本专利技术的精神和范围下可以对本专利技术技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本专利技术的保护范围内。
[0034]一、材料与方法
[0035]1、材料
[0036]1.1试剂及实验设备
[0037]1.1.1主要药品及试剂
[0038]PEEK片购自苏州爱得科技发展股份有限公司，中国；LiOH购自Sigma，美国本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载锂的三维微孔磺化聚醚醚酮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、将聚醚醚酮基体经清洗烘干后备用；b、将步骤a处理后的聚醚醚酮基体浸入浓硫酸中进行磺化处理，处理结束后去除多余的浓硫酸残基，得到磺化聚醚醚酮；c、将步骤b处理后的磺化聚醚醚酮基体浸入氢氧化锂溶液中进行锂化处理，结束后去离子水清洗表面，得到表面负载锂的磺化聚醚醚酮，并烘干备用。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a的具体清洗步骤为：将聚醚醚酮基体依次经过丙酮、无水乙醇、去离子水摇床上清洗，每次15min，共3次循环；清洗后的聚醚醚酮基体，放入37℃的烘箱里干燥备用。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b的磺...

【专利技术属性】
技术研发人员：周军，耿德春，李宁，柏家祥，葛高然，肖龙，王志荣，顾叶，陈亮，徐耀增，杨惠林，
申请(专利权)人：苏州大学附属第一医院，
类型：发明
国别省市：