【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物材料，特别是涉及一种仿生种植体材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、聚芳醚酮是一类高性能热塑性聚合物，分子链中苯环、酮基和醚键通过不同的连接次序和比例构成了多种聚合物，其中最具代表性的是聚醚醚酮(polyetheretherketone,peek)和聚醚酮酮(polyetherketoneketone,pekk)。聚芳醚酮具有优异的力学性能，良好的耐高温性能和化学稳定性。目前，在口腔种植领域，钛种植体的应用最为广泛，相比于钛，聚芳醚酮与人皮质骨弹性模量更为接近，大大降低产生应力屏蔽效应的风险，且不含金属，避免了人体金属过敏反应和对影像学检查的影响，有望成为金属种植体的替代材料。但是，由于聚芳醚酮的生物惰性以及亲水性差等自身固有特性限制了材料表面粘附细胞的生物敏感性，影响最终骨整合效果，很大程度上限制了其临床应用。
2、在骨整合早期阶段，巨噬细胞作为修复的先驱细胞，会根据植体表面性状构建相应的细胞微环境，该环境对后续成骨过程起到决定性作用。同时，巨噬细胞作为机械敏感细胞的代表之一，在低粘附状态下无法高效发挥免疫调控作用，从而影响后续良好成骨微环境的构建与维持，这种负向级联现象在骨疾病环境中尤为明显，例如骨质疏松症(osteoporosis,op)。在骨质疏松环境中，巨噬细胞无法在低粘附植体表面高效发挥先导作用，同时由于疾病环境，下游成骨细胞对于巨噬细胞的调控更为迟钝，使得成骨效率进一步削弱。然而，相较于正常骨组织，骨质疏松环境下的骨组织弹性模量更低，对于应力屏蔽效应的敏感性更高，迫使对聚芳醚酮等高分
3、目前，聚芳醚酮表面改性主要采用成分改性的策略，通过物理气相沉积、等离子喷涂和离子注入等方式在材料表面添加生物活性粒子，以增强材料的骨整合效果。然而这些具有生物活性的金属离子在植入体内后，存在着暴释、有效剂量偏差、过敏反应等问题，可能造成一系列的生物相容性困扰。同时，释放的生物活性粒子存在时效性及释放耗竭等问题，无法实现长期的有效调控，而利用提高负载的方式以应对该问题也会带来短期应激等不可控的生物安全问题。近年来，也有研究人员为了避免成分改性带来的问题而单纯采用形貌改性策略提升聚芳醚酮的成骨效率。但聚芳醚酮由于自身极强的化学稳定性，仅能与少量化学试剂(如浓硫酸)反应进而改变形貌。此外，该类化学方式的表面改性只能在聚芳醚酮表面形成简单而无序的二维孔洞结构，对巨噬细胞生物敏感性的提升甚微。
4、天然组织器官中，肝组织的再生能力出类拔萃，除了肝脏组织优异的血供作用外，研究人员发现肝组织表面微观结构也对组织再生至关重要。在肝脏组织受损时，巨噬细胞也同样最为先驱细胞参与组织器官的再生修复，而在肝组织损伤表面的巨噬细胞体现出的高敏感性十分值得深入思考并受之启发。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术借鉴与仿生了再生能力强大的肝脏组织器官微观结构，利用飞秒激光和磺化水热两种物理与化学结合的手段构建有序的表面仿生结构，研发出一种仿生肝组织微观结构的表面改性聚芳醚酮种植体材料，有效保留了聚芳醚酮材料自身优异的力学和理化性能，大大改善了聚芳醚酮生物活性，高效调控巨噬细胞免疫应答以构建良好的成骨微环境，增强骨整合效果，同时避免了相应生物安全性问题，用于解决目前聚芳醚酮低生物敏感性及骨质疏松环境中骨结合能力不足的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术一方面提供一种仿生种植体材料，所述制备方法包括如下步骤：
3、1)将聚芳醚酮基材进行表面激光纹理处理获得纹理化的基材；
4、2)将步骤1)所提供的纹理化的基材与浓硫酸进行磺化反应获得多孔磺化聚芳醚酮；
5、3)将步骤2)所述的多孔磺化聚芳醚酮进行水热反应，制备获得仿生种植体材料。
6、在本专利技术的任意实施方式中，步骤1)中，所述聚芳醚酮基材选自聚醚醚酮、聚醚酮酮中的一种或多种的组合。
7、在本专利技术的任意实施方式中，所述聚芳醚酮基材为棒材或片材。
8、在本专利技术的任意实施方式中，步骤1)中，激光纹理处理的条件至少包括：
9、频率为0.9～1.1khz；激光脉冲为100～120fs；扫描速度为2～4mm/s；线间距为14-16μm。
10、在本专利技术的任意实施方式中，步骤1)中，所述聚芳醚酮基材进行表面激光纹理处理之前，还包括前处理步骤，所述前处理是将聚芳醚酮基材进行打磨抛光，超声条件下采用溶剂清洗，干燥后获得。
11、在本专利技术的任意实施方式中，步骤2)中，所述磺化反应的温度为22～27℃；所述磺化反应的时间为4～8min。
12、在本专利技术的任意实施方式中，步骤2)中，所述聚芳醚酮基材与浓硫酸的摩尔比为1:9～1:10。
13、在本专利技术的任意实施方式中，步骤2)中，所述浓硫酸的质量分数为98～98.3％。
14、在本专利技术的任意实施方式中，步骤2)中，所述磺化反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率为400～500r/min。
15、在本专利技术的任意实施方式中，步骤3)中，所述水热反应的温度为110～120℃；所述水热反应的时间为10～24h。
16、本专利技术另一方面提供一种仿生种植体材料，采用如本专利技术所述的仿生种植体材料的制备方法获得。
17、在本专利技术的任意实施方式中，所述仿生种植体材料为多孔结构，包括大孔径和小孔径；优选的，所述大孔径的孔径为6～10μm；所述小孔径的孔径为0.5～2μm。
18、在本专利技术的任意实施方式中，所述表面结构具有7～10μm间隔的纹路结构。
19、在本专利技术的任意实施方式中，所述仿生种植体材料中硫元素的质量百分含量为1.3～1.8％。
20、在本专利技术的任意实施方式中，所述仿生种植体材料的结构式为其中，m/n选自6.2～9.1；磺化度为1.3％～1.8％。
21、本专利技术另一方面提供如本专利技术所述的仿生种植体材料在制备提高巨噬细胞敏感性产品、骨整合产品、促成骨产品、促成骨分化产品口腔种植修复产品、巨噬细胞m2型极化产品、促进抑炎基因表达产品或抑制促炎基因表达产品中的用途。
22、在本专利技术的任意实施方式中，所述提高巨噬细胞敏感性是提高巨噬细胞对极化因子的敏感性；优选的，敏感性是提高极化因子受体的表达；更优选的，所述极化因子包括il-4、lps；所述极化因子受体选自il-4r、tlr4中的一种或两种的组合。
23、在本专利技术的任意实施方式中，可通过以下方面中的一项或多项促进成骨分化：a)促进碱性磷酸酶的表达从而促进成骨分化；优选的，促进骨髓干细胞碱性磷酸酶的表达从而促进成骨分化；b)促进ocn蛋白的表达从而促进成骨分化；优选的，促进骨髓干细胞ocn蛋白的表达从而促进成骨分化。
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【技术保护点】
1.一种仿生种植体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的仿生种植体材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述聚芳醚酮基材选自聚醚醚酮、聚醚酮酮中的一种或多种的组合；
3.如权利要求1所述的仿生种植体材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述激光纹理处理的条件至少包括：
4.如权利要求1所述的仿生种植体材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述聚芳醚酮基材进行表面激光纹理处理之前，还包括前处理步骤，所述前处理是将聚芳醚酮基材进行打磨抛光，超声条件下采用溶剂清洗，干燥后获得。
5.如权利要求1所述的仿生种植体材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述磺化反应的温度为22～27℃；所述磺化反应的时间为4～8min；
6.如权利要求1所述的仿生种植体材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述水热反应的温度为110～120℃；所述水热反应的时间为10～24h。
7.一种仿生种植体材料，采用如权利要求1～6任一项所述的仿生种植体材料的制备方法获得。
8.如权利要求7所述的
9.如权利要求7～8任一项所述的仿生种植体材料在制备提高巨噬细胞敏感性产品、骨整合产品、促成骨产品、促成骨分化产品口腔种植修复产品、巨噬细胞M2型极化产品、促进抑炎基因表达产品或抑制促炎基因表达产品中的用途。
10.如权利要求9所述的用途，其特征在于，所述提高巨噬细胞敏感性是提高巨噬细胞对极化因子的敏感性；优选的，敏感性是提高极化因子受体的表达；更优选的，所述极化因子包括IL-4、LPS；所述极化因子受体选自IL-4R、TLR4中的一种或两种的组合；
...【技术特征摘要】
1.一种仿生种植体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的仿生种植体材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述聚芳醚酮基材选自聚醚醚酮、聚醚酮酮中的一种或多种的组合；
3.如权利要求1所述的仿生种植体材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述激光纹理处理的条件至少包括：
4.如权利要求1所述的仿生种植体材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述聚芳醚酮基材进行表面激光纹理处理之前，还包括前处理步骤，所述前处理是将聚芳醚酮基材进行打磨抛光，超声条件下采用溶剂清洗，干燥后获得。
5.如权利要求1所述的仿生种植体材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述磺化反应的温度为22～27℃；所述磺化反应的时间为4～8min；
6.如权利要求1所述的仿生种植体材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述水热反应的温度为110～...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋欣泉，文晋，顾浩，王笑，邓钰玮，江瑞雪，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属第九人民医院，
类型：发明
国别省市：
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