一种聚芳醚酮材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种聚芳醚酮材料及其制备方法和应用，属于骨替代材料技术领域。本发明专利技术提供了一种聚芳醚酮材料的制备方法，包括以下步骤：对聚芳醚酮的表面进行激光加工，形成微结构，得到所述聚芳醚酮材料。本发明专利技术中，激光加工的作用是使聚芳醚酮的表面变得亲水且粗糙，亲水和粗糙的表面能够增强细胞的黏附性，且激光加工并不会降低聚芳醚酮的强度。本发明专利技术提供了一种在聚芳醚酮表面改性的普适性方法，可以制备兼顾力学性能和细胞黏附性，同时激光加工的手段具有快速，加工后性质稳定，效果显著的优点，可以拓宽聚芳醚酮类材料在骨替代材料领域的应用。域的应用。域的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种聚芳醚酮材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及骨替代材料
，尤其涉及一种聚芳醚酮材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在骨科领域，意外创伤、骨髓炎、骨肿瘤等多种原因导致的骨缺损在临床上十分常见，因此骨替代材料的相关研究飞速发展，基于高性能聚合物，作用于骨、关节及口腔等硬组织的无源植入性医用材料应运而生。其中，聚芳醚酮类材料以其在安全性、有效性和可靠性等方面的优异表现而备受关注。与金属植入物相比，该类材料更加轻质，可透过X射线，影像学检测时不产生伪影，同时兼具良好的生物相容性、耐磨损、耐疲劳、耐腐蚀、易加工等特点，可有效避免植入体周围炎症和骨溶解等问题。另外，该类材料的弹性模量与皮质骨弹性模量接近，能够有效减弱或消除应力屏蔽效应，有利于保证植入体在体内的长期稳定性。因此，聚芳醚酮类材料在骨科种植体领域被公认为是最有可能替代传统种植体的候选材料。
[0003]然而随着实际应用的推广，也发现了该类材料存在一些不尽如人意的方面。由于聚芳醚酮类材料的化学结构具有较低的表面能，使其具有相对疏水的表面，限制了细胞的黏附，从而导致其与宿主骨组织之间的骨整合能力较差。为了解决该问题，目前多采用在聚芳醚酮类材料中混入具有生物活性的玻璃陶瓷纤维或羟基磷灰石等填料，通过制备复合材料的方式改善细胞黏附性，如中国专利CN106308959A公开了生物活性玻璃陶瓷纤维/PEEK树脂复合材料人工牙，但是引入过多的填料会带来界面缺陷，导致材料本身的力学强度受到影响，而少量的活性填料又难以满足改善细胞黏附性的效果需求。开发能在不破坏聚芳醚酮类材料主体结构强度的同时又能够有效改善其细胞黏附性的改性方法势在必行。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种聚芳醚酮材料及其制备方法和应用。本专利技术制得的聚芳醚酮材料兼顾强度和细胞黏附性。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种聚芳醚酮材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]对聚芳醚酮的表面进行激光加工，形成微结构，得到所述聚芳醚酮材料。
[0008]优选地，所述微结构为沟槽或网格。
[0009]优选地，所述沟槽和网格的宽度独立地为20～250μm，深度独立地为20～250μm。
[0010]优选地，所述激光加工的光斑直径大小为20
±
5μm，扫描频率为1～10KHz，额定功率为1～10W，中心波长为800
±
100nm，脉冲宽度为40
±
15fs。
[0011]优选地，所述形成微结构后还包括将得到的样品浸渍在羟基磷灰石纳米分散液中，然后对表面附着羟基磷灰石的聚芳醚酮进行激光刻蚀。
[0012]优选地，所述羟基磷灰石纳米分散液中羟基磷灰石的直径为20～100nm。
[0013]优选地，所述羟基磷灰石纳米分散液的浓度为2～30g/mL。
[0014]优选地，所述激光刻蚀形成的间距为20～120μm，深度为5～20μm。
[0015]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的聚芳醚酮材料。
[0016]本专利技术还提供了上述技术方案所述的聚芳醚酮材料在制备骨替代材料中的应用。
[0017]本专利技术提供了一种聚芳醚酮材料的制备方法，包括以下步骤：对聚芳醚酮的表面进行激光加工，形成微结构，得到所述聚芳醚酮材料。本专利技术中，激光加工的作用是使聚芳醚酮的表面变得亲水且粗糙，亲水和粗糙的表面能够增强细胞的黏附性，且激光加工并不会降低聚芳醚酮的强度。本专利技术提供了一种在聚芳醚酮表面改性的普适性方法，可以制备兼顾力学性能和细胞黏附性，同时激光加工的手段具有快速，加工后性质稳定，效果显著的优点，可以拓宽聚芳醚酮类材料在骨替代材料领域的应用。
[0018]进一步地，本专利技术形成微结构后还包括将得到的样品浸渍在羟基磷灰石纳米分散液中，羟基磷灰石纳米颗粒能够促进细胞分化，然后进行激光刻蚀，使表面具有三维结构，进一步提高细胞黏附性，具有潜在的应用价值。
[0019]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的聚芳醚酮材料，能够作为骨替代材料。
附图说明
[0020]图1为实施例4中2kHz激光加工后的聚醚酮表面示意图；
[0021]图2为实施例5中4kHz激光加工后的聚醚醚酮表面示意图；
[0022]图3为实施例6中6kHz激光加工后的聚醚醚酮表面示意图；
[0023]图4为实施例5中细胞在加工材料表面黏附性实验结果图；
[0024]图5为实施例7中细胞在加工材料表面黏附性实验结果图；
[0025]图6为实施例8中细胞在加工材料表面黏附性实验结果图；
[0026]图7为细胞在未加工与实施例5的沟槽状聚醚醚酮材料表面黏附性实验结果图；
[0027]图8为细胞在未加工与实施例7的网格状聚醚醚酮材料表面黏附性实验结果图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种聚芳醚酮材料的制备方法，包括以下步骤：
[0029]对聚芳醚酮的表面进行激光加工，形成微结构，得到所述聚芳醚酮材料。
[0030]本专利技术对所述聚芳醚酮的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
[0031]在本专利技术中，所述聚芳醚酮优选如表1所示。
[0032]表1聚芳醚酮的具体种类
[0033][0034][0035]本专利技术优选将所述聚芳醚酮加工成实际需要的形状和尺寸后，进行清洗和干燥，再进行所述激光加工。
[0036]在本专利技术中，所述加工优选通过注塑机、旋熔机或热板机进行。
[0037]在本专利技术中，所述清洗优选包括依次用丙酮、无水乙醇和去离子水超声洗涤，每次超声洗涤的时间独立地为10～40min，所述清洗的作用是除去所述聚芳醚酮表面的污染物。
[0038]在本专利技术中，所述干燥的温度优选为20～120℃，时间优选为30～60min。
[0039]所述干燥后，优选还包括自然冷却至室温。
[0040]在本专利技术中，所述微结构优选为沟槽或网格。
[0041]在本专利技术中，所述沟槽和网格的宽度独立地优选为20～250μm，深度独立地优选为20～250μm。
[0042]在本专利技术中，所述激光加工的光斑直径大小优选为20
±
5μm，扫描频率优选为1～10KHz，额定功率优选为1～10W，中心波长优选为800
±
100nm，脉冲宽度优选为40
±
15fs。
[0043]在本专利技术中，所述激光加工优选在飞秒激光光学系统中进行，优选在计算机控制的X
‑
Y
‑
Z平移台上进行所述激光加工，形成所述微结构。
[0044]在本专利技术中，所述表面优选为单面或双面。
[0045]形成微结构后、浸渍在所述羟基磷灰石纳米分散液前，优选依次进行超声洗涤、干燥和冷却。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚芳醚酮材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对聚芳醚酮的表面进行激光加工，形成微结构，得到所述聚芳醚酮材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微结构为沟槽或网格。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述沟槽和网格的宽度独立地为20～250μm，深度独立地为20～250μm。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述激光加工的光斑直径大小为20
±
5μm，扫描频率为1～10KHz，额定功率为1～10W，中心波长为800
±
100nm，脉冲宽度为40
±
15fs。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：朱轩伯，陈英翾，毕然，李全顺，孙炜博，孙嘉阳，齐德胜，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：