介孔硅酸鎂/羥基磷灰石/聚醚醚酮復合材料、骨修復體及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及材料領域，尤其涉及介孔硅酸鎂/羥基磷灰石/聚醚醚酮復合材料及 其制備方法和應用，還涉及一種骨修復體及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前臨床應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，例如，金屬材料結構性質與骨相差大，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致積液、炎癥及壞 死等現象；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。因此，新的替代 產品的研發尤為重要。
[0003] 聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK)是一種加工性能優異的半結晶熱塑性 工程塑料，PEEK的彈性模量與皮質骨的彈性模量接近，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點。因此，PEEK是一種理想的骨科植入材料。
[0004] PEEK不僅具有優良的生物相容性和生物穩定性，而且抗疲勞性好、耐腐蝕性強； 用PEEK制造的人工骨的彈性模量與骨組織相匹配，且高強度、堅硬耐磨及經反復滅菌而 機械強度不退化。PEEK己被指定為"最佳長期骨移植材料"，并得到FDA(Food and Drug Administration，美國食品藥品監督管理局）認證，美國已用PEEK開發出長期植入的骨關 節、肘關節等。因此，PEEK比金屬和陶瓷具有更明顯的優點，適用于體內長期骨植入。但是 PEEK缺乏生物活性，不能與人骨形成牢固的鍵性結合。
[0005] 羥基磷灰石（Caw(PO4)6(OH)2,HA)是一種無機材料，是人體骨組織中無機質的主要 成分，大量的生物相容性試驗證明羥基磷灰石無毒、無刺激、不致過敏反應、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 生理環境下可以釋放出刺激促進成骨細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，在體外實驗中并沒有表現出對成骨細胞有細胞毒性，在體內的研究中該材料 可以通過表面生成一個鈣磷層，從而與骨緊密結合。然而，硅酸鎂生物陶瓷存在脆性大、力 學性能不高及彈性模量不足等缺點，限制了其應用性。
【發明內容】
[0006] 本發明所要解決的技術問題在于克服了現有的骨修復材料的力學相容性不佳而 造成應力遮擋引起的骨修復材料松動和骨吸收，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/聚醚醚酮復合材料及其制備方法和應用，以及一種由該介孔硅酸鎂/羥基磷 灰石/聚醚醚酮復合材料制得的骨修復體及其制備方法。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 料后的愈合時間。該介孔硅酸鎂/羥基磷灰石/聚醚醚酮復合材料的工藝簡單易行，可根 據臨床需求相應調整該介孔硅酸鎂/羥基磷灰石/聚醚醚酮復合材料的制備工藝來制備不 同形狀、規格和力學性能的骨修復體。該骨修復體具有良好的生物相容性、生物活性、骨力 學相容性和抗菌性，能縮短骨愈合時間，其強度高、耐疲勞、抗腐蝕性能好，使用壽命長。該 骨修復體植入后不會引起炎癥反應，且其彈性模量、韌性和斷裂強度等力學性能與人骨相 匹配，不會造成應力遮擋引起的骨修復材料松動和骨吸收等負面效應，能夠滿足臨床對于 骨修復的需要。
[0007] 本發明通過以下技術方案解決上述技術問題。
[0008] 本發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，攪拌至溶液出現白色渾濁，然后 加入六水硝酸鎂，繼續攪拌2~3h，得到反應液；其中，P123、水和無水乙醇的質量比為 1: (37~37. 5) : 1，P123和鹽酸的質量體積比為Ig: (4~4. 2)mL，P123和TEOS的質量比為 1: (2~2. 5)，P123、六水硝酸鎂的質量比為I: (1. 4~1. 6);
[0010] (2)將反應液于95°C~100°C下陳化48h，抽濾除去上層液，將沉淀物于85°C~ 90°C下進行干燥，再于600°C~650°C下燒結6-8h，得到介孔硅酸鎂。
[0011] 步驟（1)中，所述P123為本領域公知的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共 聚物（EOmPO7idEO2q)。
[0012] 步驟（1)中，所述水為本領域常規使用的水，一般為去離子水。
[0013] 步驟（1)中，所述加入鹽酸的溫度優選40°C。
[0014] 步驟（1)中，所述鹽酸為本領域常規使用的鹽酸，所述的鹽酸的濃度優選 IL 9mol/L〇
[0015] 步驟⑴中，所述TEOS即為本領域常規使用的正硅酸乙酯。所述滴加的速度優選 30 滴 /min ~50 滴 /min。
[0016] 步驟⑵中，所述陳化的方法和條件為本領域常規的方法和條件。所述陳化的溫 度優選98°C。所述陳化的時間優選48h。所述陳化一般在烘箱內進行。
[0017] 步驟（2)中，所述干燥的方法和條件為本領域常規的方法和條件。所述干燥的溫 度優選85°C。
[0018] 步驟（2)中，所述燒結的方法和條件為本領域常規的方法和條件。所述燒結的溫 度優選600°C，所述燒結的時間優選7h。
[0019] 在本發明的一較佳實施方式中，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 拌至溶液出現白色渾濁后，加入29. 5g的六水硝酸鎂，繼續攪拌2. 5h ;
[0021] (2)將反應液于98°C下陳化48h，然后抽濾除去上層液，將沉淀物于85°C下進行干 燥，再于600°C下燒結7h。
[0022] 本發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] 本發明還提供了一種介孔硅酸鎂/羥基磷灰石/聚醚醚酮復合材料的制備方法， 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下蒸發無水乙醇，得到復合粉末；采用模壓法將所述復合粉 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選ΙΟμπι~20μηι。
[0025] 其中，所述混合的方法和條件可為本領域常規的方法和條件，以混合均勻為準。所 述混合較佳地在混合機中進行。
[0026] 其中，所述無水乙醇的用量為常規用量，以使所述混合粉末充分分散為準。所述蒸 發無水乙醇的溫度優選75°C。所述超聲分散的時間優選30