CN103467768B - 一种有仿生纳米刷层的聚乙烯人工关节及其制备方法 - Google Patents
一种有仿生纳米刷层的聚乙烯人工关节及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103467768B CN103467768B CN201310415989.8A CN201310415989A CN103467768B CN 103467768 B CN103467768 B CN 103467768B CN 201310415989 A CN201310415989 A CN 201310415989A CN 103467768 B CN103467768 B CN 103467768B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polyethylene
- mpc
- pmpc
- artificial joint
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Prostheses (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种有仿生纳米刷层的聚乙烯人工关节及其制备方法，包括以下步骤：所述MPC聚合物通过MPC单体与2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸叠氮乙酯通过RAFT聚合反应合成；将加工成型的聚乙烯人工关节表面用等离子氧处理，改变表面的亲水性能，然后用水溶液浸润处理后的表面，在波长为250nm的紫外光诱导下AT-PMPC中的叠氮基团与聚乙烯表面发生键合，形成纳米刷结构，用无水乙醇和蒸馏水先后清洗聚乙烯表面，之后在氮气中灭菌干燥获得人工关节成品。采用本发明技术方案，工艺简单，无有害产物，聚合物链中的MPC基团无毒无刺激，化学性质稳定，具有良好的生物相容性。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物相容性人工关节及其加工方法，具体涉及一种有仿生纳米刷层的聚乙烯人工关节及其制备方法。
背景技术
人口老龄化正成为我国社会发展的一个突出问题，随着老龄人口增多，对医用植入材料也提出了更大的需求，尤其是近几年来，人工膝关节，髋关节的置换手术病例正呈现逐年上升的趋势。高密度聚乙烯是一种典型的人工关节材料，具有弹性模量适中、无生物毒性、化学性质稳定等特点而被广泛使用。聚乙烯材料的缺点是抗磨损性能较差，且磨损现象会随着长期使用加剧，造成假体松动、产生碎屑引起骨溶等不良后果。大量的研究结果表明，提高聚乙烯人工关节材料抗磨损性能的主要途径是表面改性，在表面改性材料中，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)聚合物近年来正备受关注，它是一种新型医用材料，由于其可以在材料表面形成类似生物体细胞膜的纳米仿生结构，又被称为人造细胞膜，它具有良好的生物相容性，在水性环境中能显著降低材料表面的摩擦系数，通过化学键合的方法在聚乙烯材料表面形成具有纳米刷结构(见图1)的MPC聚合物链，可以起到表面润滑的作用，有效延长聚乙烯人工关节的使用寿命。
目前，在聚乙烯材料表面制备MPC聚合物纳米刷的方法主要有以下两类：“枝接法(Graft To)”和“长出法(Graft From)”，前者是首先由MPC单体反应成为聚合物链，再通过化学键合的方法将其枝接在材料表面。后者是采用适当的引发手段使单体直接在材料表面发生聚合反应，形成聚合物链。“枝接法”目前主要是通过在MPC聚合物中引入反应性化学基团，如羧基，并对材料表面通过改性引入相应的反应基团，如胺基，从而通过两者的化学键合形成较稳定的人造细胞膜层，该方法的缺点是工艺复杂，且需要筛选特定的反应基团，限制了其适用范围。“长出法”目前主要有光诱导聚合和原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization，ATRP)两种方法。光诱导聚合是在紫外光照引发下在材料表面长出MPC聚合物链，其缺点是聚合物链密度难于控制，且聚合物链长度均匀性差，长度介于几纳米到几百纳米之间。ATRP法是通过特定的试剂控制表面聚合过程，形成长度一致性好的聚合物链，该方法的缺点是反应过程中使用的金属络合物容易造成材料表面的污染，处理工艺复杂。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明提供一种有仿生纳米刷层的聚乙烯人工关节及其制备方法。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种有仿生纳米刷层的聚乙烯人工关节及其制备方法， 包括以下步骤：
步骤1)所述MPC聚合物通过MPC单体与2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸叠氮乙酯通过RAFT聚合反应合成；
步骤2)将加工成型的聚乙烯人工关节表面用等离子氧处理1分钟，改变表面的亲水性能，用质量分数为0.5％的AT-PMPC水溶液浸润处理后的表面，在波长为250nm的紫外光诱导下AT-PMPC中的叠氮基团与聚乙烯表面发生键合，形成纳米刷结构；
步骤3)最后用无水乙醇和蒸馏水先后清洗聚乙烯表面，之后在氮气中灭菌干燥获得人工关节成品。
进一步的，所述MPC聚合物的全称为Azide-Terminated Poly2-Methacryloyloxyethyl phosphorylchol ine，AT-PMPC，且结构式为
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、该方法通过RAFT聚合反应使聚合物的聚合度为20左右，分散系数DPI＝1.3，分子量分布较窄，聚合物链长度的一致性好。
2、该方法通过紫外光照诱导键合在聚乙烯人工关节表面枝接MPC聚合物纳米刷，纳米刷枝接密度高，长度均一性好，在不影响 材料力学及结构特性的同时能有效改善材料的表面抗磨损性能。该方法工艺简单，无有害产物，聚合物链中的MPC基团无毒无刺激，化学性质稳定，具有良好的生物相容性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的“纳米刷结构”示意图；
图2为本发明的MPC聚合物的反应机理示意图；
图3为本发明的具有纳米刷表面的聚乙烯关节示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
一种有仿生纳米刷层的聚乙烯人工关节及其制备方法，包括以下步骤：
步骤1)所述MPC聚合物通过MPC单体与2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸叠氮乙酯通过RAFT聚合反应合成；
步骤2)将加工成型的聚乙烯人工关节表面用等离子氧处理1分钟，改变表面的亲水性能，用质量分数为0.5％的AT-PMPC水溶液浸润处理后的表面，在波长为250nm的紫外 光诱导下AT-PMPC中的叠氮基团与聚乙烯表面发生键合，形成纳米刷结构；
步骤3)最后用无水乙醇和蒸馏水先后清洗聚乙烯表面，之后在氮气中灭菌干燥获得人工关节成品。
进一步的，所述MPC聚合物的全称为Azide-Terminated Poly2-Methacryloyloxyethyl phosphorylchol ine，AT-PMPC，且结构式为
实施例：
1、在大试管中依次加入2.95g MPC，216mg2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸叠氮乙酯，16mg偶氮异丁腈(AIBN)，加入10mL无水乙醇，待上述混合物均匀溶解，大试管经过三次“抽真空-通入高纯氮气”循环操作排去氧气，排气后将试管在高纯氮气保护下密封，在60℃下避光反应20小时。反应液用体积比为1∶4的三氯甲烷/乙醚混合溶剂沉淀并收集固体，真空干燥得到最终产物AT-PMPC，产物避光冷藏保存。
2、用蒸馏水溶解AT-PMPC，配制成质量分数为0.5％的溶液。
3、将加工成型后的高密度聚乙烯人工关节部件用等离子氧处理1分钟，用配制好的AT-PMPC溶液浸润待处理的表面，用波长为250nm，功率为80mW/cm2的紫外光源照射1分钟，用蒸馏水和无水乙醇交替清洗处理后的表面，并在氮气箱中灭菌干燥。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种有仿生纳米刷层的聚乙烯人工关节的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1)MPC聚合物AT-PMPC通过MPC单体与2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸叠氮乙酯通过RAFT聚合反应合成；
步骤2)将加工成型的聚乙烯人工关节表面用等离子氧处理1分钟，改变表面的亲水性能；用质量分数为0.5％的AT-PMPC水溶液浸润处理后的表面，在波长为250nm的紫外光诱导下AT-PMPC中的叠氮基团与聚乙烯表面发生键合，形成纳米刷结构；
步骤3)最后用无水乙醇和蒸馏水先后清洗聚乙烯表面，之后在氮气中灭菌干燥获得人工关节成品；
所述MPC聚合物的全称为Azide-Terminated Poly2-Methacryloyloxyethyl phosphorylcholine，AT-PMPC，且结构式如下：
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310415989.8A CN103467768B (zh) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | 一种有仿生纳米刷层的聚乙烯人工关节及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310415989.8A CN103467768B (zh) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | 一种有仿生纳米刷层的聚乙烯人工关节及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103467768A CN103467768A (zh) | 2013-12-25 |
| CN103467768B true CN103467768B (zh) | 2015-08-12 |
Family
ID=49792823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310415989.8A Expired - Fee Related CN103467768B (zh) | 2013-09-13 | 2013-09-13 | 一种有仿生纳米刷层的聚乙烯人工关节及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103467768B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3816205A4 (en) * | 2018-06-28 | 2022-03-09 | South China University of Technology | HYALURONIC ACID-BASED ZWITERIONIC POLYMER BRUSH, METHOD OF MANUFACTURE THEREOF AND APPLICATION THEREOF |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110251736B (zh) * | 2019-06-28 | 2022-02-18 | 南京理工大学 | 两性离子聚合物刷润滑剂及其制备方法 |
| CN112691236A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-23 | 无锡中科光远生物材料有限公司 | 仿生Janus型几丁质纳米纤维膜及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005181154A (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | 血液型抗体の測定及び／又は同定用器具並びにそれを用いた血液型抗体の測定及び／又は同定方法 |
| CN102078227A (zh) * | 2010-11-24 | 2011-06-01 | 南京理工大学 | 改善生物相容性与摩擦学性能的聚乙烯人工关节及其制备方法 |
| CN102888013B (zh) * | 2011-07-20 | 2015-03-25 | 西北大学 | 利用raft聚合技术在材料表面构建仿细胞外层膜结构涂层的方法 |
-
2013
- 2013-09-13 CN CN201310415989.8A patent/CN103467768B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3816205A4 (en) * | 2018-06-28 | 2022-03-09 | South China University of Technology | HYALURONIC ACID-BASED ZWITERIONIC POLYMER BRUSH, METHOD OF MANUFACTURE THEREOF AND APPLICATION THEREOF |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103467768A (zh) | 2013-12-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Robust biomimetic hierarchical diamond architecture with a self-cleaning, antibacterial, and antibiofouling surface | |
| Gupta et al. | A combined effect of freeze--thaw cycles and polymer concentration on the structure and mechanical properties of transparent PVA gels | |
| CN102056983B (zh) | 有机无机复合物分散液及使用该分散液制造的细胞培养基材以及它们的制造方法 | |
| JP4430124B2 (ja) | 有機無機複合体分散液及びその製造方法 | |
| CN105596367B (zh) | 以壳聚糖-泊洛沙姆为凝胶基质的纳米银抗菌凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN103467768B (zh) | 一种有仿生纳米刷层的聚乙烯人工关节及其制备方法 | |
| Raghavendra et al. | Antibacterial nanocomposite hydrogels for superior biomedical applications: a Facile eco-friendly approach | |
| JP2013544929A (ja) | ゲルおよびヒドロゲル | |
| US20150299975A1 (en) | Prevention of topsoil erosion with hydrogels | |
| Yin et al. | CO2-Triggered ON/OFF wettability switching on bioinspired polylactic acid porous films for controllable bioadhesion | |
| CN101696272A (zh) | 一种可降解的具有多重敏感性能的材料、制法和应用 | |
| CN103483480B (zh) | 一种可应用于光诱导枝接的人造细胞膜材料及其合成方法 | |
| De Santis et al. | A simple cerium coating strategy for titanium oxide nanotubes’ bioactivity enhancement | |
| Zeng et al. | Thermoresponsive surfaces grafted by shrinkable hydrogel poly (N-isopropylacrylamide) for controlling microalgae cells adhesion during biofilm cultivation | |
| US11110205B2 (en) | Formula for synthesizing bone replacement material, and manufacturing method and application method thereof | |
| US10988591B2 (en) | Vinyl-lactam-based hydrogel coatings | |
| Hu et al. | 3D printing GelMA/PVA interpenetrating polymer networks scaffolds mediated with CuO nanoparticles for angiogenesis | |
| Asohan et al. | Preparation and characterisation of cellulose nanocrystal/alginate/polyethylene glycol diacrylate (CNC/Alg/PEGDA) hydrogel using double network crosslinking technique for bioprinting application | |
| Ramanathan et al. | Poly (methyl methacrylate) in Orthopedics: Strategies, Challenges, and Prospects in Bone Tissue Engineering | |
| JP5393581B2 (ja) | 有機無機複合体分散液の製造方法 | |
| TWI330657B (en) | Super-low fouling carboxybetaine materials and related methods | |
| JP2011132345A (ja) | 有機無機複合体分散液の製造方法 | |
| Tong et al. | Novel extrapolymeric substances biocoating on polyvinylidene fluoride membrane for enhanced attached growth of Navicula incerta | |
| Bao et al. | Fabrication of customized nanogel carriers from a UV-triggered dynamic self-assembly strategy | |
| JP2006288251A (ja) | 細胞培養基材及び細胞培養方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150812 Termination date: 20160913 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |