技术领域
本发明涉及医用材料领域，具体涉及一种医用人造骨骼用材料及其制备方法。
背景技术：
医用高分子材料则是生物医用材料中的重要组成部分，主要用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断检查、患疾治疗等医疗领域。众所周知，生物体是有机高分子存在的最基本形式，有机高分子是生命的基础。动物体与植物体组成中最重要的物质——蛋白质、肌肉、纤维素、淀粉、生物酶和果胶等都是高分子化合物。因此，可以说，生物界是天然高分子的巨大产地。高分子化合物在生物界的普遍存在，决定了它们在医学领域中的特殊地位。在各种材料中，高分子材料的分子结构、化学组成和理化性质与生物体组织最为接近，因此最有可能用作医用材料。
目前，医用人造骨骼用材料主要有金属钛、陶瓷(如日本特殊陶业公司研制出的陶瓷制膏状人造骨、美国科学家研制的陶瓷制成的新型人造骨骼)、磷酸钙和骨胶原复合材料、海草(生长在还赫尔果兰岛边浅水处的某些海草)、有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)等。金属钛虽然具有高强度和良好的韧性，很接近生物骨骼的要求，但植入人体和生物体后，难以产生理想的生物相容性，缺乏生物活性，只是简单的机械物理结合，且其成本很高，推广困难。陶瓷虽然比较坚固，但质地较脆，禁不起碰撞。磷酸钙和骨胶原复合材料虽然强度与弹性均接近于真正的骨骼，但其制备工艺参数复杂。聚甲基丙烯酸甲酯PMMA是无毒环保的材料，可用于生产餐具，卫生洁具等，具有良好的化学稳定性和耐候性，医用前景较为广阔。1949年，美国首先发表了医用高分子的展望性论文。在文章中，第一次介绍了利用PMMA作为人的头盖骨、关节和股骨。
石墨烯是由一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子组成，是典型的二维纳米材料，这种石墨烯晶体薄膜的厚度只有0.335nm，仅为头发的10万分之一，这种特殊结构蕴含了丰富而新奇的物理现象，使石墨烯表现出许多优异性质，是目前已知世界上强度最高的材料，是构建其它维度碳质材料(如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨)的基本单元，经过化学功能化以后的单层石墨在水及有机溶剂中具有很好的溶解性，有利于其均匀分散及成型加工。目前，研究最多的是石墨烯增强的高分子材料。并且，中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类细胞却不会受损。利用这一点石墨烯可以用来增强制造医用人造骨骼的材料。
上述的各种医用人造骨骼用材料虽然种类丰富，但大部分材料的制备工艺流程复杂，成本较高，有些与人体的生物相容性和抗血栓性较差，有些在人体内的化学稳定性和耐候性有待考验。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种医用人造骨骼用材料及其制备方法，制备工艺简单，得到的材料生物相容性和力学性能优良。
本发明采用的技术方案如下：
一种医用人造骨骼用材料，包括以下重量份的组分：氧化石墨烯20～50份、3-苯基丙烯酰氯20～75份、异丁烯酸甲酯50～100份、催化剂0.5～2份和引发剂0.5～2份。
优选的，所述医用人造骨骼用材料，包括以下重量份的组分：氧化石墨烯25、3-苯基丙烯酰氯37.5份、异丁烯酸甲酯75份、催化剂0.75份和引发剂1.5份。
优选的，所述催化剂为三乙胺或者吡啶。
优选的，所述引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯或者过氧化二碳酸二环己酯。
所述的医用人造骨骼用材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份比将氧化石墨烯分散于3-苯基丙烯酰氯溶液中，加入反应釜中，然后加入催化剂，在氩气保护下，于70℃～100℃下反应3h～5h；
(2)将异丁烯酸甲酯加入到步骤(1)的反应釜中，升温至100℃～200℃，加入引发剂，反应6h～10h，冷却至室温，即可制得医用人造骨骼用材料。
本发明的有益效果：（1）原料易得，反应简单，生产成本低；(2)通过石墨烯的引入大幅增强了医用人造骨骼用材料的强度；(3)细菌细胞无法在这种材料上生长，而人类细胞却不会受损，从而起到抑制病菌生长的同时不影响与人体生物组织相容性的作用。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。
实施例1
一种医用人造骨骼用材料，包括以下重量份的组分：氧化石墨烯20份、3-苯基丙烯酰氯20份、异丁烯酸甲酯50份、催化剂0.5份和引发剂0.5份。
所述的医用人造骨骼用材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份比将氧化石墨烯分散于3-苯基丙烯酰氯溶液中，加入反应釜中，然后加入催化剂，在氩气保护下，于100℃下反应5h；
(2)将异丁烯酸甲酯加入到步骤(1)的反应釜中，升温至200℃，加入引发剂，反应10h，冷却至室温，即可制得医用人造骨骼用材料。
实施例2
一种医用人造骨骼用材料，包括以下重量份的组分：氧化石墨烯50份、3-苯基丙烯酰氯75份、异丁烯酸甲酯100份、催化剂2份和引发剂2份。
所述的医用人造骨骼用材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份比将氧化石墨烯分散于3-苯基丙烯酰氯溶液中，加入反应釜中，然后加入催化剂，在氩气保护下，于70℃下反应3h；
(2)将异丁烯酸甲酯加入到步骤(1)的反应釜中，升温至100℃，加入引发剂，反应6h，冷却至室温，即可制得医用人造骨骼用材料。
实施例3
一种医用人造骨骼用材料，包括以下重量份的组分：氧化石墨烯40份、3-苯基丙烯酰氯50份、异丁烯酸甲酯60份、催化剂1.5份和引发剂0.75份。
所述的医用人造骨骼用材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份比将氧化石墨烯分散于3-苯基丙烯酰氯溶液中，加入反应釜中，然后加入催化剂，在氩气保护下，于80℃下反应4h；
(2)将异丁烯酸甲酯加入到步骤(1)的反应釜中，升温至160℃，加入引发剂，反应8h，冷却至室温，即可制得医用人造骨骼用材料。
实施例4
一种医用人造骨骼用材料，包括以下重量份的组分：氧化石墨烯25份、3-苯基丙烯酰氯37.5份、异丁烯酸甲酯75份、催化剂0.75份和引发剂1.5份。
所述的医用人造骨骼用材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份比将氧化石墨烯分散于3-苯基丙烯酰氯溶液中，加入反应釜中，然后加入催化剂，在氩气保护下，于90℃下反应4.5h；
(2)将异丁烯酸甲酯加入到步骤(1)的反应釜中，升温至150℃，加入引发剂，反应7.5h，冷却至室温，即可制得医用人造骨骼用材料。
分别对上述实施例制备得到的医用人造骨骼用材料的抗弯弹性模量和抗压弹性模量进行测试，测试结果如表1所示：
表1
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