本发明涉及医用材料制备领域，具体是一种医用抗菌聚乳酸材料的制备及其使用方法。
背景技术：
医用材料(biomaterials)是用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料，又称生物医用材料。医用材料是材料科学领域中正在发展的多种学科相互交叉渗透的领域，其研究内容涉及材料科学、生命科学、化学、生物学、解剖学、病理学、临床医学、药物学等学科，同时还涉及工程技术和管理科学的范畴。医用材料有人工合成材料和天然材料;有单一材料、复合材料以及活体细胞或天然组织与无生命的材料结合而成的杂化材料。医用材料本身不是药物，其治疗途径是以与生物机体直接结合和相互作用为基本特征。
cn101905030b公开了一种丝素修饰的聚氨酯生物材料的制备方法。它是用聚氨酯材料作为基底层，在氧化剂的作用下，含双键的不饱和羧酸在聚氨酯材料表面共价接枝并形成聚羧酸，然后在碳二亚胺(edc)的存在下，材料表层的羧基发生反应形成酰胺酯，随后与丝素大分子链上的氨基反应生成酰胺键，形成具有层状结构的丝素接枝聚氨酯膜。
cn108578790a公开了一种可显影型海藻酸基生物材料及其制备方法，海藻酸基生物材料包括如下组分：组分a：水溶性的海藻酸盐，海藻酸盐在海藻酸基生物材料中的含量为0.1～10％(g/ml)；组分b：含二价或多价金属阳离子的交联剂，交联剂在海藻酸基生物材料中的含量为0.1～10％(g/ml)；组分c：显影剂，显影剂为医用可显影的液剂或粉剂，显影剂在海藻酸基生物材料中的含量为0.001～260％(g/ml)；其余：注射用水。
医用材料与生命组织直接接触，一方面，医用材料需要具有稳定且匹配的在生物体内存在的能力，即具有良好的力学性能和可被精确加工的能力；另一方面，医用材料需要具备在组织内部或与组织接触的过程中不易被污染，避免导致感染、阻碍正常生命活动等不良反应。基于生命个体对于医用材料的多样化需求，市场需要适用于高精度加工和生物相容性强的医用材料。
技术实现要素：
为了解决上述问题，该发明提供了一种医用抗菌聚乳酸材料的制备及其使用方法。
一种医用抗菌聚乳酸材料的制备及其使用方法，其技术方案如下：
以重量份计，将20-30份的纤维在210-250℃的温度下氧化处理30-60min；完成后将纤维加入到反应容器中，加入70-85份的水和110-130份的偶联剂，升温至60-75℃，匀速搅拌，反应50-70min后过滤，干燥，然后与160-190份的聚乳酸，20-35份的高密度聚乙烯，5-15份的低密度聚乙烯，18-32份的聚乙二醇，6-12份的滑石粉，0.1-0.4份的新癸酸钕，0.3-0.9份的钛酸酯和0.3-0.9份的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚在挤出机中混合均匀，挤压成型，即得到本发明所述的医用聚乳酸材料。
所述的医用抗菌聚乳酸材料，其使用方法为：通过3d打印机，将医用聚乳酸材料打印为需要的形状、结构，然后将成型的医用聚乳酸材料进行表面改性处理。
所述的医用抗菌聚乳酸材料，其表面改性处理方法如下：
以重量份计，将140-155份的去离子水和1.5-4份的十六烷基三甲基溴化铵加入到反应容器中，再将2.5-5.5份的氧氯化锆加入到反应容器中，加入适量氨水将ph调至11-12，升温至92-100℃，将经打印成型的医用聚乳酸材料浸没在反应容器中，保温2-5h，然后加入适量稀盐酸将ph调节至中性，向反应容器中加入0.03-0.09份的3-吡啶硼酸新戊二醇，0.02-0.1份的1-苄基-3-乙基哌啶-1-3-二羧酸，0.1-0.3份的三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钪，0.2-0.6份的烷基鲸蜡硬脂基聚二甲基硅氧烷交联聚合物，将温度控制在78-86℃，保温20-40h后将材料取出，经洗净、干燥后即得到表面改性处理后的医用抗菌聚乳酸材料。
所述的偶联剂为3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、双（二辛基焦磷酸酯）羟乙酸酯钛酸酯或γ―氨丙基三甲氧基硅烷。
所述的纤维为碳纤维、陶瓷纤维或碳化硅晶须纤维。
本发明所述的一种医用抗菌聚乳酸材料的制备及其使用方法，其优点在于所述的医用抗菌聚乳酸材料适用于3d打印加工，具有较高的可加工精度，可依据不同用途制备出高精度产品；所述的医用抗菌聚乳酸材料具有良好的力学性能，可适应生物体生命活动中的支撑、伸缩等功能；经过表面改性处理的医用抗菌聚乳酸材料具有良好的抗菌能力，在生物体内不易引发细菌感染相关的负面生理效应。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
一种医用抗菌聚乳酸材料的制备及其使用方法，其技术方案如下：
以重量份计，将25份的碳纤维在230℃的温度下氧化处理45min；完成后将纤维加入到反应容器中，加入78份的水和120份的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，升温至67℃，匀速搅拌，反应60min后过滤，干燥，然后与175份的聚乳酸，27.5份的高密度聚乙烯，10份的低密度聚乙烯，25份的聚乙二醇，9份的滑石粉，0.25份的新癸酸钕，0.6份的钛酸酯和0.6份的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚在挤出机中混合均匀，挤压成型，即得到本发明所述的医用聚乳酸材料。
通过3d打印机，将医用聚乳酸材料打印为内径45mm，切面直径为4mm的环状物，然后将成型的医用聚乳酸材料进行表面改性处理。
所述的医用抗菌聚乳酸材料，其表面改性处理方法如下：
以重量份计，将147.5份的去离子水和2.75份的十六烷基三甲基溴化铵加入到反应容器中，再将4份的氧氯化锆加入到反应容器中，加入适量氨水将ph调至11.5，升温至96℃，将经打印成型的医用聚乳酸材料浸没在反应容器中，保温3.5h，然后加入适量稀盐酸将ph调节至中性，向反应容器中加入0.06份的3-吡啶硼酸新戊二醇，0.06份的1-苄基-3-乙基哌啶-1-3-二羧酸，0.2份的三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钪，0.4份的烷基鲸蜡硬脂基聚二甲基硅氧烷交联聚合物，将温度控制在84℃，保温30h后将材料取出，经洗净、干燥后即得到表面改性处理后的医用抗菌聚乳酸材料。
参照标准gb/t528-2009提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的拉伸强度为57.5mpa，参照标准gb/t21866-2008提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的抗菌率为99.9%。
实施例2
一种医用抗菌聚乳酸材料的制备及其使用方法，其技术方案如下：
以重量份计，将20份的碳纤维在210℃的温度下氧化处理30min；完成后将纤维加入到反应容器中，加入70份的水和110份的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，升温至60℃，匀速搅拌，反应50min后过滤，干燥，然后与160份的聚乳酸，20份的高密度聚乙烯，5份的低密度聚乙烯，18份的聚乙二醇，6份的滑石粉，0.1份的新癸酸钕，0.3份的钛酸酯和0.3份的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚在挤出机中混合均匀，挤压成型，即得到本发明所述的医用聚乳酸材料。
通过3d打印机，将医用聚乳酸材料打印为内径45mm，切面直径为4mm的环状物，然后将成型的医用聚乳酸材料进行表面改性处理。
所述的医用抗菌聚乳酸材料，其表面改性处理方法如下：
以重量份计，将140份的去离子水和1.5份的十六烷基三甲基溴化铵加入到反应容器中，再将2.5份的氧氯化锆加入到反应容器中，加入适量氨水将ph调至11，升温至92℃，将经打印成型的医用聚乳酸材料浸没在反应容器中，保温2h，然后加入适量稀盐酸将ph调节至中性，向反应容器中加入0.03份的3-吡啶硼酸新戊二醇，0.02份的1-苄基-3-乙基哌啶-1-3-二羧酸，0.1份的三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钪，0.2份的烷基鲸蜡硬脂基聚二甲基硅氧烷交联聚合物，将温度控制在78℃，保温20h后将材料取出，经洗净、干燥后即得到表面改性处理后的医用抗菌聚乳酸材料。
参照标准gb/t528-2009提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的拉伸强度为56.4mpa，参照标准gb/t21866-2008提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的抗菌率为99.9%。
实施例3
一种医用抗菌聚乳酸材料的制备及其使用方法，其技术方案如下：
以重量份计，将30份的碳纤维在250℃的温度下氧化处理60min；完成后将纤维加入到反应容器中，加入85份的水和130份的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，升温至75℃，匀速搅拌，反应70min后过滤，干燥，然后与190份的聚乳酸，35份的高密度聚乙烯，15份的低密度聚乙烯，32份的聚乙二醇，9份的滑石粉，0.4份的新癸酸钕，0.9份的钛酸酯和0.9份的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚在挤出机中混合均匀，挤压成型，即得到本发明所述的医用聚乳酸材料。
通过3d打印机，将医用聚乳酸材料打印为内径45mm，切面直径为4mm的环状物，然后将成型的医用聚乳酸材料进行表面改性处理。
所述的医用抗菌聚乳酸材料，其表面改性处理方法如下：
以重量份计，将155份的去离子水和4份的十六烷基三甲基溴化铵加入到反应容器中，再将5.5份的氧氯化锆加入到反应容器中，加入适量氨水将ph调至12，升温至100℃，将经打印成型的医用聚乳酸材料浸没在反应容器中，保温5h，然后加入适量稀盐酸将ph调节至中性，向反应容器中加入0.09份的3-吡啶硼酸新戊二醇，0.1份的1-苄基-3-乙基哌啶-1-3-二羧酸，0.3份的三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钪，0.2份的烷基鲸蜡硬脂基聚二甲基硅氧烷交联聚合物，将温度控制在86℃，保温40h后将材料取出，经洗净、干燥后即得到表面改性处理后的医用抗菌聚乳酸材料。
参照标准gb/t528-2009提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的拉伸强度为58.6mpa，参照标准gb/t21866-2008提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的抗菌率为99.9%。
对比例1
表面改性处理环节不加入3-吡啶硼酸新戊二醇，其他条件同实施例1。
参照标准gb/t528-2009提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的拉伸强度为50.2mpa，参照标准gb/t21866-2008提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的抗菌率为98.9%。
对比例2
表面改性处理环节不加入1-苄基-3-乙基哌啶-1-3-二羧酸，其他条件同实施例1。
参照标准gb/t528-2009提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的拉伸强度为49.4mpa，参照标准gb/t21866-2008提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的抗菌率为98.6%。
对比例3
表面改性处理环节不加入三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钪，其他条件同实施例1。
参照标准gb/t528-2009提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的拉伸强度为48.4mpa，参照标准gb/t21866-2008提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的抗菌率为97.5%。
对比例4
不加入新癸酸钕，其他条件同实施例1。
参照标准gb/t528-2009提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的拉伸强度为40.1mpa，参照标准gb/t21866-2008提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的抗菌率为99.1%。
对比例5
不进行表面改性处理，其他条件同实施例1。
参照标准gb/t528-2009提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的拉伸强度为44.2mpa，参照标准gb/t21866-2008提供的方法检验所得医用抗菌聚乳酸材料的抗菌率为48.3%。