本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領域，具體涉及一種表面多孔的醫(yī)用聚醚醚酮及其制備方法，制備的材料主要用于人工關節(jié)、脊柱融合、骨修復和骨移植等方面。

背景技術：

聚醚醚酮(PEEK)具有良好的力學性能、化學穩(wěn)定性和生物相容性，可耐受蒸氣和輻照消毒。因此聚醚醚酮醫(yī)用材料獲得廣泛的臨床應用。聚醚醚酮作為生物惰性材料，難以和人體骨骼形成骨融合，限制了其作為骨修復材料的應用。

針對這一不足，許多學者應用不同的方法處理PEEK，以提高其成骨效能；包括：PEEK-羥基磷灰石(HA)復合材料、PEEK-HA-碳纖維復合材料、納米氟磷灰石-PEEK復合材料、納米二氧化鈦-PEEK復合材料等等。

這些方法的確改善了PEEK的生物活性，然而生物活性物質(zhì)與聚醚醚酮的結合不夠緊密，造成在植入和應用過程中涂層易脫落，使得植入體達不到應有的效果。

醫(yī)用材料中的孔可以為骨細胞生長和體液傳輸提供通道，有利于材料和骨的結合，并且多孔結構可以作為藥物的載體。所以設計具有多孔結構的醫(yī)用聚醚醚酮具有十分重要的意義。根據(jù)需要在多孔聚醚醚酮多孔結構載藥可以起到增加表面活性、促進骨細胞生長和分化、預防感染、針對性給藥、局部給藥等作用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種表面多孔的醫(yī)用聚醚醚酮及其制備方法和應用。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：一種表面多孔的醫(yī)用聚醚醚酮，其特征在于，該醫(yī)用聚醚醚酮表面設有直徑或?qū)挾葹?.01-3mm，深度為0.01-5mm的孔。

所述的聚醚醚酮的抗壓屈服強度范圍為50MPa-200MPa，彈性模量范圍為1GPa-50GPa。

所述的聚醚醚酮表面孔的分布、形狀、深度、大小可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。

所述的聚醚醚酮中可根據(jù)需要添加纖維增強相或顆粒增強相，所述的纖維增強相選自碳纖維、氧化物晶須或生物玻璃纖維，所述的顆粒增強相選自生物玻璃顆粒、鉭粉或羥基磷灰石粉。

一種表面多孔的醫(yī)用聚醚醚酮的制造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)通過鑄造、擠壓成型或粉末熱壓成型工藝制備聚醚醚酮；

(2)通過直接鑄造、機械加工、激光打孔、激光刻蝕、等離子打孔或等離子刻蝕方法在聚醚醚酮表面造孔。

聚醚醚酮表面孔的分布、形狀、深度、大小可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，具體調(diào)節(jié)方法如下，其中：

直接鑄造方法，可以在模具上直接設計出所需孔的分布，形狀，深度和大小。

機械加工可以設計電腦程序控制孔的分布，孔的形狀，打孔的深度和大小。

激光打孔、激光刻蝕可通過控制激光束直徑，輸出功率和作用時間控制孔的形狀，打孔的深度和大小。

等離子打孔、等離子刻蝕可通過控制等離子束直徑，輸出功率和作用時間控制槽的形狀、寬度和深度。

一種表面多孔的醫(yī)用聚醚醚酮的應用，其特征在于，根據(jù)需要在聚醚醚酮表面孔中載入藥物。

所載藥物包括生物相容性好的物質(zhì)、預防術后感染的藥物、促進骨細胞生長的元素，抗腫瘤的藥物或生長因子；

所述的生物相容性好的物質(zhì)包括鉭粉、羥基磷灰石、硅酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣；

所述的預防術后感染的藥物包括銀離子、硫酸慶大霉素、萬古霉素；

所述的促進骨細胞生長的元素包括鍶、鋅、鋰、鈣。

藥物通過激光熔覆、滲透法、包埋法、溶劑揮干法、熔融法或吸附平衡法載入。

本發(fā)明首先通過鑄造、擠壓成型或粉末熱壓成型等工藝制備聚醚醚酮，然后通過直接鑄造、機械加工、激光打孔、激光刻蝕、等離子打孔、等離子刻蝕等方法在表面造孔。聚醚醚酮可根據(jù)實際需要加工成各種形狀，表面孔的分布、形狀、深度、大小可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。內(nèi)部實體結構可為聚醚醚酮材料提供足夠的力學性能，外部的孔結構可以為骨細胞生長和體液傳輸提供通道，有利于材料和骨細胞的結合。該材料多孔結構中可根據(jù)需要載入藥物，起到預防感染，促進骨生長和愈合的作用。這種方法生產(chǎn)的醫(yī)用聚醚醚酮可滿足人工關節(jié)、脊柱融合材料和骨支撐修復材料等植入需要。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明制備的表面多孔聚醚醚酮具有以下優(yōu)點：

1.具有優(yōu)良的力學性能，骨傳輸和骨誘導能力；

2.表面孔結構的分布、形狀、深度、大小可根據(jù)需要調(diào)節(jié)；

3.材料形狀和大小容易控制，可根據(jù)植入需要設計；

4.載藥方便，本設計藥物直接植入聚醚醚酮孔中，而且與聚醚醚酮結合緊密，可以有效防止藥物脫落，散失，所以藥物與基體結合牢固；

5.可以滿足大多數(shù)人工關節(jié)、脊柱融合、骨填充、骨修復和骨移植的需求。

附圖說明

圖1為第一種醫(yī)用聚醚醚酮表面孔的形狀和分布示意圖；

圖2為第二種醫(yī)用聚醚醚酮表面孔的形狀和分布示意圖；

圖3為第三種醫(yī)用聚醚醚酮表面孔的形狀和分布示意圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

采用醫(yī)用級別聚醚醚酮，把熔融聚醚醚酮注入表面具有直徑0.2mm，高度0.5mm柱狀凸起的模具中，擠壓成型。生成的聚醚醚酮表面具有直徑0.2mm，深度0.5mm的圓孔，如圖1所示?？衫眉す馊鄹卜椒ㄔ诒砻婧涂字屑尤脬g粉。鉭粉生物相容性良好，而且鉭粉在聚醚醚酮孔中，孔可以保護鉭粉不容易脫落，鉭粉與聚醚醚酮結合緊密。該方法制備的載鉭粉聚醚醚酮植入后可與骨形成良好的結合。

實施例2

采用醫(yī)用級別聚醚醚酮，把熔融聚醚醚酮注入表面具有直徑0.5mm，高度1mm柱狀凸起的模具中，擠壓成型。生成的聚醚醚酮表面具有直徑0.5mm，深度1mm的圓孔?？稍诳字休d入羥基磷灰石骨水泥漿體然后固化，羥基磷灰石骨水泥具有良好的生物相容性，可與骨形成良好的骨結合。固化后的羥基磷灰石骨水泥受到孔的保護，在植入過程中不容易收到碰撞等脫落，植入后在應力環(huán)境中也不容易脫落。該方法制備的載羥基磷灰石骨水泥聚醚醚酮植入后可與骨形成良好的結合。

實施例3

采用醫(yī)用級別生物玻璃纖維增強聚醚醚酮，把熔融聚醚醚酮注入表面具有直徑1mm，高度3mm柱狀凸起的模具中，擠壓成型。生成的聚醚醚酮表面具有直徑1mm，深度3mm的圓孔。利用醫(yī)用明膠作為載體，利用滲透法在孔中載入硫酸慶大霉素，硫酸慶大霉素可有效抑制金黃葡萄球菌和大腸桿菌等，可以預防術后感染，降低植入手術失敗的幾率。該方法硫酸慶大霉素載藥量可達20mg/cm³，硫酸慶大霉素可與明膠之間形成分子間的結合，所以硫酸慶大霉素有效釋放時間可達5天以上，達到緩釋的目的。該載硫酸慶大霉素的聚醚醚酮植入材料具有良好的預防術后感染的作用。

實施例4

采用醫(yī)用級別羥基磷灰石顆粒增強聚醚醚酮，把熔融聚醚醚酮注入模具中，擠壓成型。編制相應的電腦程序，利用機械加工在材料表面加工出寬度0.5mm，深度1mm的槽。利用醫(yī)用明膠作為載體，利用包埋法在槽中載入萬古霉素。萬古霉素是目前臨床常用的抗生素，具有抑制葡萄球菌(包括耐青霉素和耐新青霉素株)的作用，可以預防術后感染，降低植入手術失敗的幾率。萬古霉素素可與明膠之間形成分子間的結合，該方法萬古霉素載藥量可達50mg/cm³，有效釋放時間可達14天以上，達到緩釋的目的。該載萬古霉素的聚醚醚酮植入材料具有良好的預防術后感染的作用。

實施例5

采用醫(yī)用級別聚醚醚酮，把熔融聚醚醚酮注入模具中，鑄造成型。生成的聚醚醚酮表面利用激光打孔方法制備出直徑0.4mm，深度2mm的圓孔?？讖胶涂椎纳疃韧ㄟ^激光束直徑，輸出功率和作用時間控制。利用醫(yī)用殼聚糖作為載體，利用滲透法在孔中載入萬古霉素。該方法萬古霉素載藥量可達20mg/cm³，有效釋放時間可達5天以上。該載萬古霉素的聚醚醚酮植入材料具有良好的預防術后感染的作用。

實施例6

采用醫(yī)用級別聚醚醚酮，把熔融聚醚醚酮注入模具中，擠壓成型。生成的聚醚醚酮表面利用激光打孔方法制備出直徑1mm，深度5mm的圓孔?？稍诳字休d入硅酸鈣骨水泥漿體然后固化。硅酸鈣骨水泥具有良好的生物相容性，可與骨形成良好的骨結合。固化后的硅酸鈣骨水泥受到孔的保護，在植入過程中不容易收到碰撞等脫落，植入后在應力環(huán)境中也不容易脫落。該方法制備的載硅酸鈣骨水泥聚醚醚酮植入后可與骨形成良好的結合。

實施例7

采用醫(yī)用級別聚醚醚酮，把熔融聚醚醚酮注入模具中，擠壓成型。生成的聚醚醚酮表面利用激光刻蝕方法制備出寬度0.01mm，深度0.05mm的槽。槽的寬度和深度通過激光束直徑，輸出功率和作用時間控制。槽內(nèi)可直接加入萬古霉素。萬古霉素可與聚醚醚酮形成分子間的結合，達到緩釋目的。該方法萬古霉素載藥量可達去100mg/cm³，有效釋放時間可達7天以上。該載萬古霉素的聚醚醚酮植入材料具有良好的預防術后感染的作用。

實施例8

采用醫(yī)用級別聚醚醚酮，把熔融聚醚醚酮注入模具中，擠壓成型。生成的聚醚醚酮表面利用激光刻蝕方法制備出寬度0.05mm，深度0.2mm的工字型槽，如圖2所示。槽內(nèi)可直接加入硫酸慶大霉素。硫酸慶大霉素可與聚醚醚酮形成分子間的結合，達到緩釋目的。該方法硫酸慶大霉素載藥量可達100mg/cm³，有效釋放時間可達7天以上。該載硫酸慶大霉素的聚醚醚酮植入材料具有良好的預防術后感染的作用。

實施例9

采用醫(yī)用級別聚醚醚酮，把熔融聚醚醚酮注入模具中，擠壓成型。生成的聚醚醚酮表面利用等離子打孔方法制備出直徑2mm，深度5mm的圓孔?？讖胶涂椎纳疃韧ㄟ^等離子束直徑，輸出功率和作用時間控制?？稍诳字休d入磷酸鈣骨水泥漿體然后固化。磷酸鈣骨水泥具有良好的生物相容性，可與骨形成良好的骨結合。固化后的磷酸鈣骨水泥受到孔的保護，在植入過程中不容易受到碰撞等脫落，植入后在應力環(huán)境中也不容易脫落。該方法制備的載磷酸鈣骨水泥聚醚醚酮植入后可與骨形成良好的結合。

實施例10

采用醫(yī)用級別聚醚醚酮粉末，利用熱壓法成型。生成的聚醚醚酮表面利用等離子刻蝕方法制備出寬度0.1mm，深度0.5mm的槽，如圖3所示。槽的寬度和深度通過等離子束直徑，輸出功率和作用時間控制。槽內(nèi)可載入硫酸鈣骨水泥漿體然后固化。硫酸鈣骨水泥具有良好的生物相容性，可與骨形成良好的骨結合。固化后的硫酸鈣骨水泥受到孔的保護，在植入過程中不容易收到碰撞等脫落，植入后在應力環(huán)境中也不容易脫落。該方法制備的載硫酸鈣骨水泥聚醚醚酮植入后可與骨形成良好的結合。