本发明涉及生物医用材料表面改性的，特别涉及聚醚醚酮骨植入物表面双金属离子水凝胶涂层的制备。
背景技术：
1、聚醚醚酮(peek)作为一种高性能骨科植入生物医用材料，因其出色的生物相容性、机械强度和化学稳定性，在骨科和牙科修复领域备受关注。其密度和弹性模量接近人体皮质骨，能够在长期植入过程中有效减少应力屏蔽效应，从而维持骨组织的生理负荷。此外，peek具有优良的x射线透过性和磁共振成像(mri)兼容性，有助于临床医生在术后监测植入物周围的骨组织愈合情况。然而，尽管peek具备诸多优势，其固有的生物惰性导致植入后难以诱导成骨细胞黏附和增殖，影响骨组织的整合能力，增加了植入失败的风险。
2、骨整合(osseointegration)是骨植入物长期稳定性的重要前提，其包括成骨细胞的附着、增殖、分化以及新骨的沉积和成熟。现有的peek改性策略主要集中在提高成骨活性，如表面处理(磺化、等离子喷涂、磁控溅射等)或涂层修饰(羟基磷灰石、骨胶原蛋白等)。虽然这些方法一定程度上增强了peek的骨整合能力，但仍未能满足高性能骨科植入物的临床需求。此外，植入物相关感染也是临床应用中亟待解决的挑战，严重时可能导致二次手术，甚至植入物取出。因此，如何在提升peek骨整合性能的同时赋予其抗菌特性，是当前生物医用材料领域的研究热点。
3、在众多具有生物活性的金属离子中，镁离子(mg2+)因其独特的生物学功能受到广泛关注。mg2+不仅是人体内第四丰富的金属离子，还被证明能有效促进骨矿化、诱导成骨细胞增殖分化，并在骨修复过程中发挥重要作用。同时，mg2+还可刺激血管新生，加速骨再生过程。而银离子(ag+)因其广谱抗菌特性，能够有效抑制革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的生长，在低浓度下展现出良好的生物相容性，仅在高浓度时对哺乳动物细胞表现出一定毒性。因此，mg2+和ag+的协同作用有望在peek表面提供增强骨整合性和抗菌性的双重功能。
4、目前，生物活性金属离子的表面修饰方法包括等离子喷涂、微弧氧化、电沉积、磁控溅射和电泳沉积等。然而，这些方法工艺复杂、设备昂贵，且部分方法需使用有毒化学试剂，可能对生物安全性产生影响。因此，开发一种简便、环保、高效的peek表面改性方法，以同时提升其骨整合性和抗菌抗炎特性，具有重要的临床价值和应用前景。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供聚醚醚酮骨植入物表面双金属离子水凝胶涂层的制备，通过酸碱预处理、光固化水凝胶构建及双金属离子负载，在peek表面形成具有优异骨整合能力和抗菌性能的生物活性涂层。本方法工艺简单，可控性强，适用于大规模生产，同时避免了传统改性方法中有毒试剂的使用，提高了生物安全性。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了聚醚醚酮骨植入物表面双金属离子水凝胶涂层的制备，包括以下步骤：
2、s1、选择聚醚醚酮基材；
3、s2、将所述聚醚醚酮基材进行表面酸性处理，获得改性后的聚醚醚酮材料；
4、s3、将所述改性后的聚醚醚酮材料进行碱性处理，得到预处理后的聚醚醚酮材料；
5、s4、将cs与ma通过酰胺化反应合成甲基丙烯酸接枝的壳聚糖；
6、s5、将柠檬酸与甲基丙烯酸接枝的壳聚糖进行酯化化学反应，添加镁离子得到含mg2+的水凝胶溶液；
7、s6、通过光固化方式将含mg2+的水凝胶溶液固化于预处理后的聚醚醚酮材料的表面形成mg2+-水凝胶涂层；
8、s7、将步骤s6中的聚醚醚酮材料通过浸渍方法使得ag+与mg2+-水凝胶涂层结合，得到具有双金属离子的生物活性水凝胶涂层。
9、优选的，对聚醚醚酮材料酸碱处理，在peek表面形成微纳米级孔隙，提高表面粗糙度，一方面增加细胞和表面涂层的物理粘附；另一方面，引入-oh等活性基团，建立与涂层组分的键合作用增加涂层粘附性和稳定性。
10、优选的，在预处理的聚醚醚酮材料形成mg2+-水凝胶涂层，通过蓝光引发聚合，使csma与ca形成稳定的水凝胶网络，提高生物活性和机械稳定性。
11、优选的，通过mg2+和ag+的协同作用，赋予聚醚醚酮良好的成骨诱导性和抗菌抗炎特性。
12、本发明与现有技术相比，其有益效果是：通过体外细胞实验和动物模型验证该改性peek材料的生物相容性、抗菌活性和骨整合性能。结果表明，与未改性的peek相比，含有双金属离子的水凝胶涂层能显著促进成骨细胞增殖、加速骨矿化沉积，并有效抑制细菌粘附和生长。本申请提供了一种高效、可控、环境友好的peek改性策略，为骨科植入物的进一步优化与临床应用奠定了基础。
13、采用含有活性双金属离子的生物活性水凝胶涂层改善了聚醚醚酮材料的骨整合性及抗菌抗炎性，有利于骨修复，同时简化了工艺流程，降低了生产成本，有利于大规模推广应用。
1.聚醚醚酮骨植入物表面双金属离子水凝胶涂层的制备，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的聚醚醚酮骨植入物表面双金属离子水凝胶涂层的制备，其特征在于，所述步骤s1中聚醚醚酮基材为纯聚醚醚酮或复合聚醚醚酮材料。
3.如权利要求1所述的聚醚醚酮骨植入物表面双金属离子水凝胶涂层的制备，其特征在于，所述步骤s2中将聚醚醚酮基材置于酸性溶液为浓度大于95％的硫酸或磷酸中进行表面处理，反应时间不超过10分钟，且处理温度控制在10-50℃，并随后进行多步清洗，获得改性后的聚醚醚酮材料。
4.如权利要求1所述的聚醚醚酮骨植入物表面双金属离子水凝胶涂层的制备，其特征在于，所述步骤s3中将所述改性后的聚醚醚酮材料置于碱性溶液为浓度为5-15m的氢氧化钠溶液中反应，反应温度为50-70℃，持续时间为24-72小时，去除表面酸基团，并随后进行清洗，得到预处理后的聚醚醚酮材料。
5.如权利要求1所述的聚醚醚酮骨植入物表面双金属离子水凝胶涂层的制备，其特征在于，所述步骤s4中接枝反应可采用酶催化或化学催化方式，接枝反应温度设定为30-50℃，反应时间为8-24小时；且催化偶联剂使用1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺和n-羟基琥珀酰亚胺。
6.如权利要求1所述的聚醚醚酮骨植入物表面双金属离子水凝胶涂层的制备，其特征在于，所述步骤s5中水凝胶合成过程中，各组分反应时间均设定为20-45分钟，且整体反应温度为40-70℃。
7.如权利要求6所述的聚醚醚酮骨植入物表面双金属离子水凝胶涂层的制备，其特征在于，所述含mg2+的水凝胶溶液中包含缓冲剂，所述缓冲剂为吗啉乙磺酸或磷酸盐缓冲液。
8.如权利要求1所述的聚醚醚酮骨植入物表面双金属离子水凝胶涂层的制备，其特征在于，所述步骤7中银离子来源包括硝酸银与醋酸银的可容性银盐溶液，浓度为0.1-1.0mol/l，离子渗透反应时间为20-45分钟。
9.如权利要求3或4所述的聚醚醚酮骨植入物表面双金属离子水凝胶涂层的制备，其特征在于，所述清洗均采用超声波辅助清洗，清洗溶剂依次为丙酮、无水乙醇和去离子水，最后将聚醚醚酮基材于常温下干燥。