一种改性聚醚醚酮材料及其制备方法和在助产钳中的应用

本发明属于医用新材料制备，具体涉及一种改性聚醚醚酮材料及其制备方法和在助产钳中的应用。

背景技术：

1、阴道产钳助产是指利用产钳帮助产妇于第二产程快速娩出胎儿的过程，是处理难产的重要手段。产钳是用来牵出胎儿的器械，可分为单叶产钳和双叶产钳。产钳的使用需要符合一定的医用标准，具体标准如下：1.国家标准：医用产钳应符合国家卫生部颁布的相关标准，如《医用器械质量管理体系要求》(gb/t 19001-2016/iso 13485:2016)、《医用器械标志》等。2.行业标准：医用产钳应符合相关的行业标准，如中国医疗器械行业协会颁布的《产科器械产品质量管理规范》、《产钳》(yy/t 0434-2016)等。3.材料标准：医用产钳应采用符合相关标准的材料，如医用不锈钢、医用塑料等。材料应具有良好的生物相容性、耐腐蚀性和机械性能。4.结构标准：医用产钳应具有合理的结构设计，方便医生操作，并能够提供足够的力度和稳定性。产钳的各个部分应能够有效地协同工作，确保产钳的使用效果。5.使用标准：医用产钳应具有清洁、消毒和灭菌等性能，以确保在使用过程中不会对患者造成交叉感染。产钳的使用说明书应清晰明了，用户能够正确操作和维护产钳。

2、目前，医用产钳制作的性能需求包括：1.强度和刚度：医用产钳需要具备足够的强度和刚度，以确保能够承受操作过程中的力量和压力，同时保持稳定性和精确性。2.耐腐蚀性：医用产钳需要具备良好的耐腐蚀性，以应对消毒和灭菌过程中使用的化学物质，同时避免与体内组织和液体接触时引起的不良反应。3.耐磨损性：医用产钳需要具备良好的耐磨损性，以确保长期使用过程中的稳定性和可靠性。4.清洁性：医用产钳需要易于清洁，以确保无菌操作和避免交叉感染的风险。5.尺寸精度：医用产钳需要具备较高的尺寸精度，以确保准确的操作和精确的结果。6.生物相容性：医用产钳需要具备良好的生物相容性，以避免对人体组织引起不良反应或过敏反应。7.操作性能：医用产钳需要具备良好的操作性能，如易于握持、灵活的开合动作和准确的控制，以满足医生和护士的操作需求。

3、由于新生儿皮肤娇嫩，金属材质的助产钳夹持新生儿会夹伤新生儿皮肤；其次，钳柄端部有显著的两个棱角，容易对产妇造成二次损伤；再次，钳柄平直光滑，容易脱手；最后，助产钳前置部分硬度过大，极易对新生儿头部造成不必要的损伤。据统计，在所有分娩方式中，以助产钳助产发生产伤机率最高，其中新生儿产伤就是在分娩或手术助产中对新生儿造成的意外伤害，产伤均是由机械因素造成的，如果分娩难产时用产钳助产不当，轻者会致新生儿头面皮肤擦伤，重者可致新生儿眼球损伤、颅骨骨折、颅面部挤血、面神经瘫、臂丛神经损伤等后果。因此，研制具有良好硬度、柔韧性及弹性的产钳具有重要意义。

4、与不锈钢相比，使用聚合物材料制备医用产钳具有以下优势：1.轻量化：聚合物材料相对于不锈钢更轻，可以减轻医生和护士在操作过程中的负担，减少疲劳感。2.耐腐蚀性：聚合物材料通常具有良好的耐腐蚀性，不易受到化学物质的侵蚀，可以延长产钳的使用寿命。3.无磁性：聚合物材料通常是无磁性的，这对于某些医疗操作需要避免磁性干扰的情况下非常重要。4.耐高温性：一些聚合物材料，如聚醚醚酮，具有良好的耐高温性，可以在高温消毒和灭菌过程中保持稳定性。5.定制性：聚合物材料可以根据需要进行定制，可以调整其物理性能、外观和颜色，以满足特定的医疗器械要求。6.绝缘性：聚合物材料通常具有较好的绝缘性能，可以提供更安全的操作环境。然而，聚合物材料也有一些局限性，如相对较低的强度和刚度，可能需要额外的设计和加强措施来满足特定的使用需求。在选择材料时，需要综合考虑医疗器械的具体要求和应用环境。根据现有研究及应用基础，可能用于制备医用产钳的部分聚合物材料包括：1.聚丙烯(polypropylene，pp)：具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和化学稳定性，广泛应用于医疗器械制造。2.聚碳酸酯(polycarbonate，pc)：具有优异的强度和透明度，耐高温和耐化学腐蚀，常用于制备透明的医疗器械。3.聚酯：如聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，pet)和聚丁二酸丙二醇酯(polybutylene terephthalate，pbt)，具有良好的耐化学腐蚀性和机械性能。4.聚醚醚酮(polyether ketone，peek)：具有优异的耐高温性、耐化学腐蚀性和机械性能，常用于制备高性能医疗器械。5.聚酰胺(polyamide，pa)：如尼龙(nylon)，具有良好的强度和耐磨损性，常用于制备耐用的医疗器械。

5、其中，聚醚醚酮因其优异的机械性能、生物相容性、耐化学品和耐高温而被广泛应用于医疗器械行业，如peek外科器械、peek外科固定器、peek医用手柄等。现有技术中，专利文献cn105331946a提供了一种注入锆离子改性聚醚醚酮的方法，cn103242551a提供了一种注入钛离子改性聚醚醚酮的方法，其只是简单的改变了聚醚醚酮的表面性能，如抗菌性、生物相容性等性能有待进一步提高；专利文献cn111729132b提供磺化聚醚醚酮表面负载ti3c2-conws的制备方法，其中复合材料制备过程之复杂，难以规模化生产；专利文献cn115645607b提供了先钛离子注入、再负载多巴胺、最后接枝石墨烯制得改性聚醚醚酮材料的方法，但是多巴胺的成本高，钛离子层与聚醚醚酮的结合有待进一步提高。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种改性聚醚醚酮材料及其制备方法和在助产钳中的应用，所得改性聚醚醚酮材料抗菌性、生物相容性佳、力学性能佳，具有广阔的应用前景。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种改性聚醚醚酮材料的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)硅等离子体的注入：抽真空后，在等离子体注入机内，按照注入剂量1×1015～5×1019ions/cm2对聚醚醚酮材料表面进行含硅等离子体的注入，得改性材料a；

5、(2)氢离子的注入：采用等离子体浸没注入技术，对步骤(1)中所得改性材料a进行氢离子注入，得改性材料b；

6、(3)预改性：将步骤(2)所得改性材料b加入到改性溶液中，搅拌1～8h，随后进行过滤洗涤烘干处理，得改性材料c；其中，改性溶液的制备方法为：先配制浓度为1～6mmol/l的邻苯二酚、浓度为1～6mmol/l的四乙烯五胺的混合溶液，随后调节混合溶液ph值至8.7～9.2；

7、(4)氧化石墨烯的负载：步骤(3)所得改性材料c置于振荡分散均匀的氧化石墨烯溶液中12～36h；处理完成后，取出，烘干，即得改性聚醚醚酮材料。

8、作为本发明技术方案的优选，步骤(1)中，含硅等离子体的硅源为硅单质。

9、作为本发明技术方案的优选，步骤(1)中，抽真空至压力不高于4×10-2pa，注入压力为5～9kv，注入时间为30～90min。

10、作为本发明技术方案的优选，步骤(2)中，先抽真空至5～10×10-4pa，随后注入氢气至压力为3～10×10-2pa。

11、作为本发明技术方案的优选，步骤(2)中，氢离子注入时，注入电压20～40kv，注入脉宽30～60μs，注入脉冲频率100～200hz，注入时间60～150min。

12、作为本发明技术方案的优选，步骤(3)中，改性材料b与改性溶液的用量比为0.02～0.08g：1ml。

13、作为本发明技术方案的优选，步骤(3)中，调节混合溶液的ph值时使用tris-hcl缓冲液。

14、作为本发明技术方案的优选，步骤(4)中，氧化石墨烯溶液的浓度为0.4～0.8mg/ml。

15、第二方面，本发明请求保护上述方法制备得到的改性聚醚醚酮材料。

16、第三方面，本发明请求保护上述改性聚醚醚酮材料在助产钳中的应用。

17、与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：

18、(1)本发明选用聚醚醚酮为基体材料，先后采用硅等离子体注入和氢离子注入，得到生物活性佳的含硅层，随后负载改性物，最后进行氧化石墨烯的负载，所得改性聚醚醚酮材料的抗菌性、生物相容性佳、力学性能佳，具有一定的耐腐蚀性。

19、(2)本发明中，先对聚醚醚酮材料进行硅等离子体的注入，能够在聚醚醚酮表面形成一定的硅化结构，提高其与聚醚醚酮基体的结合性，保证了材料表面的力学性能；随后，本发明对材料进行了氢离子的注入，能够使得硅化结构具有较好的生物活性和活性，便于后续物质的负载接枝；接着负载了四乙烯五胺和邻苯二酚混合反应得到的聚合物，并再次负载氧化石墨烯，赋予基体材料一定的抗菌性。显然，本发明四乙烯五胺和邻苯二酚的复配使用替代了现有技术中多巴胺的使用，四乙烯五胺和邻苯二酚复配所形成的聚合物含有丰富的基团(酚羟基和氨基)，能够和等离子体改性后的聚醚醚酮产生较强的结合，且便于氧化石墨烯的接枝，降低了成本；而硅等离子体、氢离子的注入处理为后续的接枝创造性了条件，各个处理环节相互关联。

20、(3)本发明所得到的改性聚醚醚酮材料能够用于如助产钳等医疗器械的制备过程中，具有较好的实用价值和应用前景。