一种骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构，其形状可以是根据使用要求制备的任何形状，其包括聚醚醚酮基体和具有良好生物相容性的多孔金属层，该多孔金属层设置于所述聚醚醚酮基体的外周表面且嵌入该聚醚醚酮基体中，所述多孔金属层的表面设有生物活性涂层；其中，多孔金属层是采用医用的金属纤维缠绕而成，聚醚醚酮基体的材质是医用的任何成分的聚醚醚酮，或是经过改性的聚醚醚酮，或是经过掺杂的聚醚醚酮，或是经过增强的聚醚醚酮，生物活性涂层为微弧氧化层、阳极氧化层、羟基磷灰石涂层、掺杂锶的羟基磷灰石涂层和生物活性陶瓷涂层中的一种或几种的结合。本实用新型有效改善了PEEK的骨整合能力、生物学性能和力学性能，还有效降低了制备成本。
【专利说明】
一种骨整合性能増强型聚醚醚酮材料的复合结构
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种用于骨修复和骨移植的骨科材料，具体涉及一种骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构，属于生物医用材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 聚醚醚铜(PEEK)为一种新型的有机高分子化合物，具有放射线半透射性和弹性模量介于骨松质与骨密质之间的优点，在损伤、脊椎、关节和整形等医学领域得到了广泛的应用。但是PEEK作为生物惰性材料，缺乏生物活性，应用于骨修复、骨整合时与活体组织之间不能形成稳定的界面，难以与人体骨骼形成骨融合，从而限制了其作为骨修复材料的应用。 针对这一不足，许多学者开发了不同的增强骨整合性能的PEEK结构材料，以提高其成骨效能，包括:PEEK-羟基磷灰石(HA)复合结构、PEEK-HA-碳纤维复合结构、纳米氟磷灰石-PEEK 复合结构和纳米二氧化钛-PEEK复合结构。但这些生物复合涂层无法与聚醚醚酮基体形成较强的结合，且制备成本较高，对提高PEEK的生物活性效果并不理想。
【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构，以有效改善PEEK的生物学性能、力学性能和骨整合能力，同时降低制备成本。
[0004] 本实用新型解决其技术问题的技术方案是：
[0005] —种骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构，包括聚醚醚酮基体和具有良好生物相容性的多孔金属层，该多孔金属层设置于所述聚醚醚酮基体的外周表面且嵌入该聚醚醚酮基体中，所述多孔金属层的表面设有生物活性涂层。
[0006] 作为进一步改进，所述的多孔金属层是采用医用的金属纤维缠绕而成，所述金属纤维为钛或钛合金纤维、钽或钽合金纤维、镁合金纤维或者不锈钢纤维。
[0007] 作为进一步改进，所述的多孔金属层的孔隙大小和孔隙率以及所述金属纤维的丝径大小根据不同场合下的生物医用要求进行调整。
[0008] 作为进一步改进，所述的多孔金属层的孔隙率为10?71%;所述金属纤维的丝径为0·005?3mm〇
[0009] 作为进一步改进，所述的复合结构的形状为包括块状、球形、柱形和片状在内的目前医用的任何形状。
[0010] 作为进一步改进，所述的多孔金属层嵌入并充满整个所述聚醚醚酮基体。
[0011] 作为进一步改进，所述的多孔金属层嵌入所述聚醚醚酮基体的表层部分。
[0012] 作为进一步改进，所述的聚醚醚酮基体的材质是医用的任何成分的聚醚醚酮，或是经过改性的聚醚醚酮，或是经过掺杂的聚醚醚酮，或是经过增强的聚醚醚酮。
[0013] 作为进一步改进，所述的生物活性涂层为微弧氧化层、阳极氧化层、羟基磷灰石涂层、掺杂锶的羟基磷灰石涂层和生物活性陶瓷涂层中的一种或几种的结合。
[0014]与现有的骨植入材料相比，本实用新型具有以下优点：
[0〇15] 1、多孔金属层的表面经过生物活性处理，设有生物活性涂层，因而有效地改善了
PEEK的生物活性，显著改善了PEEK的骨整合能力；
[0016] 2、多孔金属层与PEEK基体材料有较高的粘附力，对PEEK基体材料的力学性能有较大的提高，同时多孔金属层内的多孔结构具有促进骨长入的能力；
[0017] 3、降低了制备成本；
[〇〇18] 4、性能优异，可以满足大多数骨填充、骨修复、骨移植的应用要求，例如:椎间融合
器、椎体置换、股骨病、髋白杯、固定螺钉和固定板等。
【附图说明】
[0019] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0020] 图2是图1结构的外观示意图。
[0021] 图3是本实用新型另一实施例的结构不意图。
[〇〇22]图4是图3结构的外观示意图。
【具体实施方式】
[0023] 本实用新型为一种骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构，如图1和图3所示，其包括聚醚醚酮基体1和具有良好生物相容性的多孔金属层2。所述的复合结构的形状可以根据使用要求加工。制备成目前已经医用的任何形状，包括块状、圆柱、半球、球形、柱形和片状等。
[0024] 所述的多孔金属层2设置于所述聚醚醚酮基体1的外周表面且嵌入该聚醚醚酮基体1中，是一种梯度结构，因此与聚醚醚酮基体1有较强的附着力。该多孔金属层2是采用具有生物活性的医用的金属纤维缠绕而成，所述金属纤维为钛或钛合金纤维、钽或钽合金纤维、镁合金纤维或者不锈钢纤维。所述的金属纤维的丝径大小可根据使用场合和使用要求灵活选择，一般为0.005?3mm。所述多孔金属层2的厚度、孔隙大小和孔隙率等结构参数亦可以根据不同场合下的生物医用要求进行调整，一般为10?71%。
[0025] 所述多孔金属层2的表面设有生物活性涂层，具有促进骨长入能力，因而能够进一步改善该复合结构的生物活性和成骨性能。所述的生物活性涂层为微弧氧化层、阳极氧化层、羟基磷灰石涂层、掺杂锶的羟基磷灰石涂层和生物活性陶瓷涂层中的一种或几种的结合。
[0026] 所述的多孔金属层2可以嵌入并充满整个所述聚醚醚酮基体1，有较强的结合力， 如图2所示;也可以嵌入所述聚醚醚酮基体1的表层部分，如图4所示。
[0027] 作为所述的聚醚醚酮基体1的材质的高分子材料可以是医用的任何成分的聚醚醚酮，或是经过改性的聚醚醚酮，或是经过掺杂的聚醚醚酮，或是经过增强的聚醚醚酮。
[〇〇28]以下为本实用新型的实施例。
[0029] 实施例1
[0030] 采用医用级的直径0.005mm的钛丝，用绕制机械制备成设定形状和设定孔隙率的多孔钛，其孔隙率为45%，将该多孔钛嵌入PEEK的表层，将形成的复合结构制成椎间融合器形状，多孔钛层的厚度为2mm，改善了PEEK的生活活性，在PEEK基体上有较高的粘附强度。
[0031] 实施例2
[0032] 采用医用级的直径3mm的钛钽合金丝，用绕制机械制备成设定形状和设定孔隙率的多孔金属，其孔隙率为10%，将该多孔金属埋入并充满整个聚醚醚酮基体，制备成股骨柄形状，强化了植入物在骨上的固定力。
[0033] 实施例3
[0〇34] 采用医用级的直径为0.27mm的316L不锈钢丝，用绕制机械制备成设定形状和设定孔隙率的多孔不锈钢，其孔隙率为71%，将该多孔不锈钢埋入并充满整个PEEK，制备成髋臼杯形状，改善了PEEK的力学性能，提高了PEEK的骨整合能力。
[0035] 实施例4
[0036] 采用医用级的直径为1mm的钽丝，用绕制机械制备成设定形状和设定孔隙率的多孔钽，其孔隙率为30%，将该多孔钽埋入PEEK中，形成表层厚度为1.5mm的多孔钽层，制备成固定板和固定钉的形状，不仅改善了PEEK的力学性能，更为重要的是多孔钽层与PEEK有较高的附着力，同时有效改善了其生物活性。
[0037] 上述仅为本实用新型的优选实施例，必须指出的是，所属领域的技术人员凡依本实用新型申请内容所作的各种等效修改、变化与修正，都应成为本实用新型要求保护的范围。
【主权项】
1. 一种骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构，其特征在于:所述复合结构包括 聚醚醚酮基体和具有良好生物相容性的多孔金属层，该多孔金属层设置于所述聚醚醚酮基 体的外周表面且嵌入该聚醚醚酮基体中，所述多孔金属层的表面设有生物活性涂层。2. 根据权利要求1所述的骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构，其特征在于:所 述的多孔金属层是采用医用的金属纤维缠绕而成，所述金属纤维为钛或钛合金纤维、钽或 钽合金纤维、镁合金纤维或者不锈钢纤维。3. 根据权利要求2所述的骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构，其特征在于:所 述的多孔金属层的孔隙率为10?71 % ;所述金属纤维的丝径为0.005?3mm。4. 根据权利要求1所述的骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构，其特征在于:所 述的复合结构的形状为块状、球形、柱形或片状。5. 根据权利要求1所述的骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构，其特征在于:所 述的多孔金属层嵌入并充满整个所述聚醚醚酮基体。6. 根据权利要求1所述的骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构，其特征在于:所 述的多孔金属层嵌入所述聚醚醚酮基体的表层部分。7. 根据权利要求1所述的骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构，其特征在于:所 述的聚醚醚酮基体的材质是经过改性的聚醚醚酮，或是经过增强的聚醚醚酮。8. 根据权利要求1所述的骨整合性能增强型聚醚醚酮材料的复合结构，其特征在于:所 述的生物活性涂层为微弧氧化层、阳极氧化层、羟基磷灰石涂层、掺杂锶的羟基磷灰石涂层 或生物活性陶瓷涂层。
【文档编号】A61L27/54GK205460047SQ201620042574
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月18日
【发明人】何国, 江国锋
【申请人】上海交通大学