CN108310457A - 聚醚醚酮骨缺损修复材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医用材料领域内的一种聚醚醚酮骨缺损修复材料及制备方法,聚醚醚酮骨缺损修复材料的表面具有微米孔‑纳米孔多级孔洞结构,还负载有辛伐他汀、聚乳酸多孔微膜和妥布霉素微球。本发明克服了现有聚醚醚酮骨缺损修复材料生物活性低,无抗菌效果,与骨组织之间的骨整合能力较差的缺陷,提供的聚醚醚酮骨缺损修复材料具有良好的抗菌性能和良好的成骨活性,提供的聚醚醚酮骨缺损修复材料制备方法工艺简单,成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于医用材料领域,具体涉及一种聚醚醚酮骨缺损修复材料及制备方法。
背景技术
先天畸形和受伤等原因导致的骨缺损,至今仍然是骨科、口腔颌面外科以及神经外科等领域基础研究的难点和临床治疗的棘手问题。特种工程塑料聚醚醚酮(PEEK)以其优异的力学性能、化学稳定性及生物相容性等优点成为目前最具发展潜力的、可替代传统金属医用材料的硬组织修复材料。但致命的一点是,PEEK是一种生物惰性材料,其与骨组织之间的骨整合能力较差,在一定程度上限制了其在硬组织修复领域的应用。另一方面,手术过程中移植材料表面容易引起细菌的黏附和生物膜的形成,产生植入体相关的感染问题,最终导致种植体植入手术失败。因此如何防止PEEK植入物的感染,提高PEEK的生物活性,缩短骨修复周期,成为聚醚醚酮骨缺损修复材料的主要研究方向。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有聚醚醚酮骨缺损修复材料生物活性低,无抗菌效果,与骨组织之间的骨整合能力较差的缺陷,为人们提供一种具有良好的抗菌性能和良好的成骨活性的聚醚醚酮骨缺损修复材料及制备方法。
本发明的目的是通过下述方案来实现的。
本发明的聚醚醚酮骨缺损修复材料,其特征在于所述聚醚醚酮骨缺损修复材料的表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构(表面微纳拓扑结构),还负载有辛伐他汀(Simvastatin)、聚乳酸多孔微膜和妥布霉素微球。
本发明的聚醚醚酮骨缺损修复材料的制备方法,其特征在于制备工艺如下:
将浓硫酸和浓硝酸按照1~3:1的比例混合,得到混酸处理液,将聚醚醚酮基材放入混酸处理液中,超声反应5~15分钟,取出聚醚醚酮基材,放入去离子水中,超声3小时以上,以去除聚醚醚酮表面残留物,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构(表面微纳拓扑结构)的聚醚醚酮骨缺损修复材料;
将表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构(表面微纳拓扑结构)的聚醚醚酮骨缺损修复材料浸泡在0.1mmol/L~1mmol/L浓度的辛伐他汀2%二甲亚砜水溶液中3~5天,取出聚醚醚酮骨缺损修复材料,干燥后,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构和负载有辛伐他汀的聚醚醚酮骨缺损修复材料;
将聚乳酸/二氯甲烷溶液和妥布霉素/水溶液配成聚乳酸/妥布霉素乳浊液,其中聚乳酸浓度为2%~4%,妥布霉素浓度为1mg/mL~10 mg/mL,将聚乳酸/妥布霉素乳浊液旋涂在表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构和负载有辛伐他汀的聚醚醚酮骨缺损修复材料上,干燥后,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构,负载有辛伐他汀、聚乳酸多孔微膜和妥布霉素微球的聚醚醚酮骨缺损修复材料。
本发明中,聚醚醚酮的表面在浓硫酸和浓硝酸中发生硝化反应,部分苯环上带有硝基,从而使聚醚醚酮表面形成微米孔-纳米孔多级孔洞结构。
本发明中,聚乳酸/二氯甲烷溶液和妥布霉素/水溶液为两相互不相溶的溶液,发明人经过仔细研究,发现将聚乳酸/二氯甲烷溶液和妥布霉素/水溶液混在一起可以配成乳浊液,采用旋涂方式将该乳浊液涂覆于表面具有微纳拓扑结构的聚醚醚酮上时,在旋涂过程中,聚乳酸形成多孔微米膜,妥布霉素/水溶液相与有机相分离,而妥布霉素则以微球形式粘附在聚乳酸多孔微米膜表面。
本发明中的辛伐他汀具有良好的成骨活性,妥布霉素具有良好的抗菌性能,聚乳酸具有生物降解性,聚乳酸多孔微膜覆盖在辛伐他汀上面,妥布霉素微球附载于聚乳酸多孔微膜,从而形成辛伐他汀-聚乳酸多孔微膜-妥布霉素微球缓释系统。使得本发明的聚醚醚酮骨缺损修复材料具有良好的抗菌性能和良好的成骨活性。
综上所述,本发明克服了现有聚醚醚酮骨缺损修复材料生物活性低,无抗菌效果,与骨组织之间的骨整合能力较差的缺陷,提供的聚醚醚酮骨缺损修复材料具有良好的抗菌性能和良好的成骨活性,提供的聚醚醚酮骨缺损修复材料制备方法工艺简单,成本低廉。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明,本发明不仅限于所述实施例。
实施例一
本例的聚醚醚酮骨缺损修复材料,其特征在于所述聚醚醚酮骨缺损修复材料的表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构(表面微纳拓扑结构),还负载有辛伐他汀(Simvastatin)、聚乳酸多孔微膜和妥布霉素微球。
本例的聚醚醚酮骨缺损修复材料制备方法为:
将浓硫酸和浓硝酸按照1:1的比例混合,得到混酸处理液,将聚醚醚酮基材放入混酸处理液中,超声反应13分钟,取出聚醚醚酮基材,放入去离子水中,超声3小时以上,以去除聚醚醚酮表面残留物,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构(表面微纳拓扑结构)的聚醚醚酮骨缺损修复材料;
将表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构(表面微纳拓扑结构)的聚醚醚酮骨缺损修复材料浸泡在辛伐他汀二甲亚砜水溶液中3天,其中辛伐他汀的浓度为0.1mmol/L,二甲亚砜的浓度为2%;取出聚醚醚酮骨缺损修复材料,干燥后,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构和负载有辛伐他汀的聚醚醚酮骨缺损修复材料;
将聚乳酸/二氯甲烷溶液和妥布霉素/水溶液配成聚乳酸/妥布霉素乳浊液,其中聚乳酸浓度为2%,妥布霉素浓度为1mg/mL,将聚乳酸/妥布霉素乳浊液旋涂在表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构和负载有辛伐他汀的聚醚醚酮骨缺损修复材料上,干燥后,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构,负载有辛伐他汀、聚乳酸多孔微膜和妥布霉素微球的聚醚醚酮骨缺损修复材料。
本例制备的聚醚醚酮骨缺损修复材料经电子显微镜(SEM)扫描分析,其表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构。
经小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)培养试验,增殖检测结果为:14天后,本例的聚醚醚酮骨缺损修复材料骨细胞增殖量为空白(现有聚醚醚酮骨缺损修复材料)的1.7倍;碱性磷酸酶表达试验结果为:14天后,本例的聚醚醚酮骨缺损修复材料活性值为空白(现有聚醚醚酮骨缺损修复材料)的1.5倍;钙结节形成试验结果为:14天后,本例的聚醚醚酮骨缺损修复材料为空白(现有聚醚醚酮骨缺损修复材料)的3.5倍,21天后,本例的聚醚醚酮骨缺损修复材料为空白(现有聚醚醚酮骨缺损修复材料)的3.3倍。
细菌培养试验结果,24小时后,大肠杆菌增殖率:空白(现有聚醚醚酮骨缺损修复材料)104%,本例的聚醚醚酮骨缺损修复材料11.2%;金黄色葡萄球菌增值率:空白(现有聚醚醚酮骨缺损修复材料)90.2%,本例的聚醚醚酮骨缺损修复材料7.0%。
实施例二
本例的聚醚醚酮骨缺损修复材料制备方法为:将浓硫酸和浓硝酸按照2:1的比例混合,得到混酸处理液,将聚醚醚酮基材放入混酸处理液中,超声反应15分钟,取出聚醚醚酮基材,放入去离子水中,超声3小时以上,以去除聚醚醚酮表面残留物,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构(表面微纳拓扑结构)的聚醚醚酮骨缺损修复材料;
将表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构(表面微纳拓扑结构)的聚醚醚酮骨缺损修复材料浸泡在辛伐他汀二甲亚砜水溶液中5天,其中辛伐他汀的浓度为0.5mmol/L,二甲亚砜的浓度为2%;取出聚醚醚酮骨缺损修复材料,干燥后,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构和负载有辛伐他汀的聚醚醚酮骨缺损修复材料;
将聚乳酸/二氯甲烷溶液和妥布霉素/水溶液配成聚乳酸/妥布霉素乳浊液,其中聚乳酸浓度为4%,妥布霉素浓度为5mg/mL,将聚乳酸/妥布霉素乳浊液旋涂在表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构和负载有辛伐他汀的聚醚醚酮骨缺损修复材料上,干燥后,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构,负载有辛伐他汀、聚乳酸多孔微膜和妥布霉素微球的聚醚醚酮骨缺损修复材料。
实施例三
本例的聚醚醚酮骨缺损修复材料制备方法为:将浓硫酸和浓硝酸按照3:1的比例混合,得到混酸处理液,将聚醚醚酮基材放入混酸处理液中,超声反应5分钟,取出聚醚醚酮基材,放入去离子水中,超声3小时以上,以去除聚醚醚酮表面残留物,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构(表面微纳拓扑结构)的聚醚醚酮骨缺损修复材料;
将表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构(表面微纳拓扑结构)的聚醚醚酮骨缺损修复材料浸泡在辛伐他汀二甲亚砜水溶液中4天,其中辛伐他汀的浓度为1mmol/L,二甲亚砜的浓度为2%;取出聚醚醚酮骨缺损修复材料,干燥后,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构和负载有辛伐他汀的聚醚醚酮骨缺损修复材料;
将聚乳酸/二氯甲烷溶液和妥布霉素/水溶液配成聚乳酸/妥布霉素乳浊液,其中聚乳酸浓度为3%,妥布霉素浓度为10mg/mL,将聚乳酸/妥布霉素乳浊液旋涂在表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构和负载有辛伐他汀的聚醚醚酮骨缺损修复材料上,干燥后,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构,负载有辛伐他汀、聚乳酸多孔微膜和妥布霉素微球的聚醚醚酮骨缺损修复材料。
Claims (2)
1.一种聚醚醚酮骨缺损修复材料,其特征在于所述聚醚醚酮骨缺损修复材料的表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构,还负载有辛伐他汀、聚乳酸多孔微膜和妥布霉素微球。
2.根据权利要求1所述的聚醚醚酮骨缺损修复材料,其特征在于所述聚醚醚酮骨缺损修复材料的制备方法如下:
将浓硫酸和浓硝酸按照1~3:1的比例混合,得到混酸处理液,将聚醚醚酮基材放入混酸处理液中,超声反应5~15分钟,取出聚醚醚酮基材,放入去离子水中,超声3小时以上,以去除聚醚醚酮表面残留物,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构的聚醚醚酮骨缺损修复材料;
将表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构的聚醚醚酮骨缺损修复材料浸泡在0.1mmol/L~1mmol/L浓度的辛伐他汀2%二甲亚砜水溶液中3~5天,取出聚醚醚酮骨缺损修复材料,干燥后,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构和负载有辛伐他汀的聚醚醚酮骨缺损修复材料;
将聚乳酸/二氯甲烷溶液和妥布霉素/水溶液配成聚乳酸/妥布霉素乳浊液,其中聚乳酸浓度为2%~4%,妥布霉素浓度为1mg/mL~10 mg/mL,将聚乳酸/妥布霉素乳浊液旋涂在表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构和负载有辛伐他汀的聚醚醚酮骨缺损修复材料上,干燥后,得到表面具有微米孔-纳米孔多级孔洞结构,负载有辛伐他汀、聚乳酸多孔微膜和妥布霉素微球的聚醚醚酮骨缺损修复材。
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