介孔硅酸鎂/羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料、骨修復(fù)體及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，尤其涉及介孔硅酸鎂/羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料及 其制備方法和應(yīng)用，還涉及一種骨修復(fù)體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前臨床應(yīng)用的骨植入材料較多地為鈦基骨植入材料及陶瓷骨植入材料，但這些 材料都存在一些自身難以克服的缺點(diǎn)，例如，金屬材料結(jié)構(gòu)性質(zhì)與骨相差大，缺乏生物活 性，無法與骨形成骨整合，且易造成骨吸收，另外，金屬離子的溶出容易導(dǎo)致積液、炎癥及壞 死等現(xiàn)象；再例如，陶瓷骨植入材料則存在不易成型加工、韌性較差等缺點(diǎn)。因此，新的替代 產(chǎn)品的研發(fā)尤為重要。
[0003] 聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK)是一種加工性能優(yōu)異的半結(jié)晶熱塑性 工程塑料，PEEK的彈性模量與皮質(zhì)骨的彈性模量接近，具有良好的生物相容性，此外還具有 放射線透過性、磁共振掃描無偽影等優(yōu)點(diǎn)。因此，PEEK是一種理想的骨科植入材料。
[0004] PEEK不僅具有優(yōu)良的生物相容性和生物穩(wěn)定性，而且抗疲勞性好、耐腐蝕性強(qiáng)； 用PEEK制造的人工骨的彈性模量與骨組織相匹配，且高強(qiáng)度、堅(jiān)硬耐磨及經(jīng)反復(fù)滅菌而 機(jī)械強(qiáng)度不退化。PEEK己被指定為"最佳長期骨移植材料"，并得到FDA(Food and Drug Administration，美國食品藥品監(jiān)督管理局）認(rèn)證，美國已用PEEK開發(fā)出長期植入的骨關(guān) 節(jié)、肘關(guān)節(jié)等。因此，PEEK比金屬和陶瓷具有更明顯的優(yōu)點(diǎn)，適用于體內(nèi)長期骨植入。但是 PEEK缺乏生物活性，不能與人骨形成牢固的鍵性結(jié)合。
[0005] 羥基磷灰石（Caw(PO4)6(OH)2,HA)是一種無機(jī)材料，是人體骨組織中無機(jī)質(zhì)的主要 成分，大量的生物相容性試驗(yàn)證明羥基磷灰石無毒、無刺激、不致過敏反應(yīng)、不致突變及不 破壞生物組織，因此，羥基磷灰石具有良好的生物相容性，但是它的脆性較大、力學(xué)性能差。 硅酸鎂具有良好的生物活性，與β-TCP相比，硅酸鎂具有比β-TCP更高的成骨效率。硅酸 鎂陶瓷具有良好的生物降解性能，在SBF中浸泡后，表面能生成磷灰石層。此外，硅酸鎂在 生理環(huán)境下可以釋放出刺激促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化的鎂離子、硅離子。在作為生物材 料的研究中，在體外實(shí)驗(yàn)中并沒有表現(xiàn)出對(duì)成骨細(xì)胞有細(xì)胞毒性，在體內(nèi)的研究中該材料 可以通過表面生成一個(gè)鈣磷層，從而與骨緊密結(jié)合。然而，硅酸鎂生物陶瓷存在脆性大、力 學(xué)性能不高及彈性模量不足等缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服了現(xiàn)有的骨修復(fù)材料的力學(xué)相容性不佳而 造成應(yīng)力遮擋引起的骨修復(fù)材料松動(dòng)和骨吸收，抑或骨愈合速度過慢、缺乏生物活性，無法 與骨形成牢固鍵合的缺陷。本發(fā)明提供一種介孔硅酸鎂及其制備方法，一種介孔硅酸鎂/ 羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，以及一種由該介孔硅酸鎂/羥基磷 灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料制得的骨修復(fù)體及其制備方法。該介孔硅酸鎂的粒徑均勻，且介 孔孔徑分布均勻。該介孔硅酸鎂/羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料具有良好的生物活性和 生物相容性，與骨組織有較好的力學(xué)相容性，能夠刺激骨生長，加速骨愈合，減少骨植入材 料后的愈合時(shí)間。該介孔硅酸鎂/羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料的工藝簡單易行，可根 據(jù)臨床需求相應(yīng)調(diào)整該介孔硅酸鎂/羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料的制備工藝來制備不 同形狀、規(guī)格和力學(xué)性能的骨修復(fù)體。該骨修復(fù)體具有良好的生物相容性、生物活性、骨力 學(xué)相容性和抗菌性，能縮短骨愈合時(shí)間，其強(qiáng)度高、耐疲勞、抗腐蝕性能好，使用壽命長。該 骨修復(fù)體植入后不會(huì)引起炎癥反應(yīng)，且其彈性模量、韌性和斷裂強(qiáng)度等力學(xué)性能與人骨相 匹配，不會(huì)造成應(yīng)力遮擋引起的骨修復(fù)材料松動(dòng)和骨吸收等負(fù)面效應(yīng)，能夠滿足臨床對(duì)于 骨修復(fù)的需要。
[0007] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題。
[0008] 本發(fā)明提供了一種介孔硅酸鎂的制備方法，其包括下述步驟：
[0009] (1)將P123、水和無水乙醇混合，加入攪拌機(jī)攪拌，直至溶液澄清，于35°C~45°C 下加入鹽酸攪拌混合，然后將TEOS逐滴滴加至溶液中，攪拌至溶液出現(xiàn)白色渾濁，然后 加入六水硝酸鎂，繼續(xù)攪拌2~3h，得到反應(yīng)液；其中，P123、水和無水乙醇的質(zhì)量比為 1: (37~37. 5) : 1，P123和鹽酸的質(zhì)量體積比為Ig: (4~4. 2)mL，P123和TEOS的質(zhì)量比為 1: (2~2. 5)，P123、六水硝酸鎂的質(zhì)量比為I: (1. 4~1. 6);
[0010] (2)將反應(yīng)液于95°C~100°C下陳化48h，抽濾除去上層液，將沉淀物于85°C~ 90°C下進(jìn)行干燥，再于600°C~650°C下燒結(jié)6-8h，得到介孔硅酸鎂。
[0011] 步驟（1)中，所述P123為本領(lǐng)域公知的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共 聚物（EOmPO7idEO2q)。
[0012] 步驟（1)中，所述水為本領(lǐng)域常規(guī)使用的水，一般為去離子水。
[0013] 步驟（1)中，所述加入鹽酸的溫度優(yōu)選40°C。
[0014] 步驟（1)中，所述鹽酸為本領(lǐng)域常規(guī)使用的鹽酸，所述的鹽酸的濃度優(yōu)選 IL 9mol/L〇
[0015] 步驟⑴中，所述TEOS即為本領(lǐng)域常規(guī)使用的正硅酸乙酯。所述滴加的速度優(yōu)選 30 滴 /min ~50 滴 /min。
[0016] 步驟⑵中，所述陳化的方法和條件為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述陳化的溫 度優(yōu)選98°C。所述陳化的時(shí)間優(yōu)選48h。所述陳化一般在烘箱內(nèi)進(jìn)行。
[0017] 步驟（2)中，所述干燥的方法和條件為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述干燥的溫 度優(yōu)選85°C。
[0018] 步驟（2)中，所述燒結(jié)的方法和條件為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述燒結(jié)的溫 度優(yōu)選600°C，所述燒結(jié)的時(shí)間優(yōu)選7h。
[0019] 在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所述介孔硅酸鎂的制備方法，其包括下述步驟：
[0020] (1)將8. 5g的P123、240mL的去離子水及Sg無水乙醇混合，并攪拌至溶液澄清，于 40°C下加入20mL濃度為11. 9mol/L的鹽酸攪拌混合，然后將24g的TEOS滴加至溶液中，攪 拌至溶液出現(xiàn)白色渾濁后，加入29. 5g的六水硝酸鎂，繼續(xù)攪拌2. 5h ;
[0021] (2)將反應(yīng)液于98°C下陳化48h，然后抽濾除去上層液，將沉淀物于85°C下進(jìn)行干 燥，再于600°C下燒結(jié)7h。
[0022] 本發(fā)明所述制備方法所制得的介孔硅酸鎂的介孔孔徑均為2nm~5nm，粒徑均為 0. 5 μ m ~ 1 μ m〇
[0023] 本發(fā)明還提供了一種介孔硅酸鎂/羥基磷灰石/聚醚醚酮復(fù)合材料的制備方法， 其包括下述步驟：將原料均勻混合，得到混合粉末；然后在所述混合粉末中倒入無水乙醇， 超聲分散，然后于65°C~80°C下蒸發(fā)無水乙醇，得到復(fù)合粉末；采用模壓法將所述復(fù)合粉 末加工成型；其中，所述介孔娃酸鎂的用量占原料總重量的15wt%~20wt%，羥基磷灰石 的用量占原料總重量的l〇wt%~15wt%，所述聚醚醚酮的用量占原料總重量的65wt%~ 75wt% ;所述聚醚醚酮的粒徑為10 μπι~20 μπι。
[0024] 其中，所述聚醚醚酮的粒徑優(yōu)選ΙΟμπι~20μηι。
[0025] 其中，所述混合的方法和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件，以混合均勻?yàn)闇?zhǔn)。所 述混合較佳地在混合機(jī)中進(jìn)行。
[0026] 其中，所述無水乙醇的用量為常規(guī)用量，以使所述混合粉末充分分散為準(zhǔn)。所述蒸 發(fā)無水乙醇的溫度優(yōu)選75°C。所述超聲分散的時(shí)間優(yōu)選30