本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領域，具體涉及一種醫(yī)用可載藥金屬-高分子梯度多孔復合材料，制備的材料主要用于骨修復和骨移植等方面。

背景技術：

醫(yī)用高分子材料具有良好的力學性能、化學穩(wěn)定性等特點。因此醫(yī)用高分子材料獲得廣泛的臨床應用。但是醫(yī)用高分子材料一般生物活性較差，難以和人體骨骼形成骨融合，限制了其作為骨修復材料的應用。醫(yī)用材料中的孔可以為骨細胞生長和體液傳輸提供通道，有利于材料和骨細胞的結(jié)合。但是多孔材料力學性能較低，不足以應用在受力載荷情況下的骨植入。所以設計一種既具有多孔結(jié)構(gòu)，又具有良好的力學性能的醫(yī)用高分子材料具有十分重要的意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種醫(yī)用可載藥金屬-高分子梯度多孔復合材料，該材料表面的多孔結(jié)構(gòu)有利于骨細胞生長和體液傳輸，內(nèi)部實體結(jié)構(gòu)可以提供強度支持，使其力學性能與骨相匹配。該材料表面多孔層中可根據(jù)需要載入藥物，起到預防感染，促進骨生長和愈合的作用。該材料可滿足人工關節(jié)、脊柱融合材料和骨支撐修復材料等植入需要。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：一種醫(yī)用可載藥金屬-高分子梯度多孔復合材料，其特征在于，該金屬-高分子梯度多孔復合材料以醫(yī)用高分子材料為基體，以醫(yī)用金屬絲纏繞編織而成的多孔材料為增強相，其中基體體積分數(shù)為10-90％；所述金屬-高分子梯度多孔復合材料是將熔融的基體通過壓力鑄造進入增強相的孔隙中，然后利用化學腐蝕方法除去部分增強相金屬，形成表面多孔，內(nèi)部實體的梯度多孔材料?；瘜W腐蝕劑根據(jù)所需除去的增強相和基體材料的化學特性來選擇。形成表面多孔層的厚度可以根據(jù)需要通過控制腐蝕液的濃度和腐蝕時間來控制。從而調(diào)節(jié)該醫(yī)用材料的結(jié)構(gòu)、力學、物理等性能，滿足不同情況的需求。

所述的醫(yī)用高分子材料為聚氨酯、硅橡膠、聚酯纖維、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸或聚乙烯。

所述的醫(yī)用高分子材料中可根據(jù)需要添加短纖維增強相或顆粒增強相。

所述的短纖維增強相選自碳纖維、氧化物晶須或生物玻璃纖維，所述的顆粒增強相選自生物玻璃顆粒、鉭粉或羥基磷灰石粉。

所述的增強相采用的金屬絲包括鈦絲、鉭絲、鋯絲或不銹鋼絲，所述的金屬絲直徑為0.05-2mm，優(yōu)選0.1-0.5mm，增強相孔隙率通過纏繞編織控制，孔隙率變化范圍為10％-90％，優(yōu)選55-90％。

所述的金屬-高分子梯度多孔復合材料的表面多孔層和內(nèi)部實體層比例通過控制腐蝕液濃度和腐蝕時間控制，以調(diào)節(jié)金屬-高分子梯度多孔復合材料的結(jié)構(gòu)和力學性能，滿足不同情況下的使用需求，表面多孔層體積分數(shù)在1-90％之間變化，優(yōu)選5-40％。

所述的金屬-高分子梯度多孔復合材料的抗壓屈服強度范圍為1MPa-200MPa，優(yōu)選50-150MPa，彈性模量范圍為0.1GPa-80GPa，優(yōu)選5-50GPa。

所述的金屬-高分子梯度多孔復合材料所載藥物包括生物相容性好的物質(zhì)、預防術后感染的藥物、促進骨細胞生長的元素，抗腫瘤的藥物或生長因子；

所述的生物相容性好的物質(zhì)包括鉭粉、羥基磷灰石、硅酸鈣、磷酸鈣或硫酸鈣；

所述的預防術后感染的藥物包括銀離子、硫酸慶大霉素或萬古霉素；

所述的促進骨細胞生長的元素包括鍶、鋅、鋰、鈣。

采用的化學腐蝕劑包括氫氟酸、鹽酸、硝酸、硫酸或王水。

所述的醫(yī)用可載藥金屬-高分子梯度多孔復合材料能夠滿足絕大多數(shù)對強度要求較高的骨填充、骨移植、骨修復的需要，例如各類人工關節(jié)，脊柱融合材料，骨支撐修復材料等方面的應用。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明制備的表面多孔聚醚醚酮具有以下優(yōu)點：

1.具有優(yōu)良的力學性能，骨傳輸和骨誘導能力；

2.操作簡便，制造成本低；

3.可以通過控制腐蝕液濃度和腐蝕時間控制，以調(diào)節(jié)金屬-高分子梯度多孔復合材料的結(jié)構(gòu)和力學性能，實現(xiàn)力學性能可調(diào)的目的；

4.表面多孔層厚度、孔徑大小和孔隙率可根據(jù)需要調(diào)節(jié)；

5.材料形狀和大小容易控制，可根據(jù)植入需要設計；

6.可以滿足大多數(shù)骨填充、骨修復、骨移植的需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明內(nèi)部的梯度多孔結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

采用醫(yī)用級的直徑為0.05mm的鈦絲，纏繞編織成設定形狀，其孔隙率為90％，通過壓力鑄造將熔融的聚醚醚酮注入多孔鈦的孔隙中，再通過濃度為10％的氫氟酸腐蝕5分鐘，形成表面多孔層2％的梯度多孔鈦-聚醚醚酮復合材料，該材料的壓縮屈服強度為130MPa，彈性模量為25GPa，適用于受力載荷情況下的骨修復和骨植入。

實施例2

采用醫(yī)用級的直徑為0.2mm的鈦絲，纏繞編織成設定形狀，其孔隙率為70％，通過壓力鑄造將熔融的聚醚醚酮注入多孔鈦的孔隙中，再通過濃度為10％的氫氟酸腐蝕15分鐘，形成表面多孔層10％的梯度多孔鈦-聚醚醚酮復合材料。表面多孔層中利用激光熔覆載入鉭粉，鉭具有優(yōu)良的生物相容性，可有效提高材料的骨結(jié)合能力。該材料的壓縮屈服強度為150MPa，彈性模量為30GPa，適用于受力載荷情況下的骨修復和骨植入。

實施例3

采用醫(yī)用級的直徑為0.4mm的鈦絲，纏繞編織成設定形狀，其孔隙率為50％，通過壓力鑄造將熔融的聚醚醚酮注入多孔鈦的孔隙中，再通過濃度為10％的氫氟酸腐蝕30分鐘，形成表面多孔層20％的梯度多孔鈦-聚醚醚酮復合材料。在表面孔中載入羥基磷灰石漿體然后固化，羥基磷灰石具有優(yōu)良的生物相容性，可促進植入體與骨形成牢固的結(jié)合。該材料的壓縮屈服強度為140MPa，彈性模量為32GPa，適用于受力載荷情況下的骨修復和骨植入。

實施例4

采用醫(yī)用級的直徑為1mm的鈦絲，纏繞編織成設定形狀，其孔隙率為30％，通過壓力鑄造將熔融的聚醚醚酮注入多孔鈦的孔隙中，再通過濃度為10％的氫氟酸腐蝕60分鐘，形成表面多孔層40％的梯度多孔鈦-聚醚醚酮復合材料。表面多孔曾中利用滲透法在孔中載入硫酸慶大霉素，硫酸慶大霉素可有效抑制金黃葡萄球菌和大腸桿菌等，可以預防術后感染，降低植入手術失敗的幾率。該材料的壓縮屈服強度為100MPa，彈性模量為22GPa，適用于受力載荷情況下的骨修復和骨植入。

實施例5

采用醫(yī)用級的直徑為2mm的鈦絲，纏繞編織成設定形狀，其孔隙率為20％，通過壓力鑄造將熔融的聚醚醚酮注入多孔鈦的孔隙中，再通過濃度為15％的氫氟酸腐蝕80分鐘，形成表面多孔層60％的梯度多孔鈦-聚醚醚酮復合材料，該材料的壓縮屈服強度為80MPa，彈性模量為18GPa，適用于受力載荷情況下的骨修復和骨植入。

實施例6

采用醫(yī)用級的直徑為0.4mm的鈦絲，纏繞編織成設定形狀，其孔隙率為50％，通過壓力鑄造將熔融的聚醚醚酮注入多孔鈦的孔隙中，再通過濃度為20％的氫氟酸腐蝕120分鐘，形成表面多孔層100％的梯度多孔鈦-聚醚醚酮復合材料，該材料的壓縮屈服強度為20MPa，彈性模量為3.5GPa，適用于受力載荷情況下的骨修復和骨植入。

實施例7

采用醫(yī)用級的直徑為0.2mm的鋯絲，纏繞編織成設定形狀，其孔隙率為40％，通過壓力鑄造將熔融的聚醚醚酮注入多孔鈦的孔隙中，再通過濃度為20％的氫氟酸腐蝕30分鐘，形成表面多孔層20％的梯度多孔鋯-聚醚醚酮復合材料，該材料的壓縮屈服強度為110MPa，彈性模量為26GPa，適用于受力載荷情況下的骨修復和骨植入。

實施例8

采用醫(yī)用級的直徑為0.4mm的不銹鋼絲，纏繞編織成設定形狀，其孔隙率為20％，通過壓力鑄造將液態(tài)聚乳酸注入多孔鈦的孔隙中，固化后，再通過濃度為30％的鹽酸腐蝕30分鐘，形成表面多孔層5％的梯度多孔不銹鋼-聚乳酸復合材料，該材料的壓縮屈服強度為160MPa，彈性模量為70GPa，適用于受力載荷情況下的骨修復和骨植入。

實施例9

采用醫(yī)用級的直徑為0.2mm的鈦絲，纏繞編織成設定形狀，其孔隙率為60％，通過壓力鑄造將甲基丙烯酸甲酯注入多孔鈦的孔隙中，聚合固化后，再通過濃度為10％的氫氟酸腐蝕30分鐘，形成表面多孔層20％的梯度多孔鈦-聚甲基丙烯酸甲酯復合材料，該材料的壓縮屈服強度為110MPa，彈性模量為25GPa，適用于受力載荷情況下的骨修復和骨植入。

實施例10

采用醫(yī)用級的直徑為2mm的鈦絲，纏繞編織成設定形狀，其孔隙率為10％，通過壓力鑄造將甲基丙烯酸甲酯注入多孔鈦的孔隙中，聚合固化后，再通過濃度為5％的氫氟酸腐蝕3分鐘，形成表面多孔層1％的梯度多孔鈦-聚甲基丙烯酸甲酯復合材料，該材料的壓縮屈服強度為200MPa，彈性模量為80GPa，適用于受力載荷情況下的骨修復和骨植入。

實施例11

采用醫(yī)用級的直徑為0.05mm的不銹鋼絲，纏繞編織成設定形狀，其孔隙率為90％，通過壓力鑄造將液態(tài)聚乳酸注入多孔鈦的孔隙中，固化后，再通過濃度為37％的鹽酸腐蝕600分鐘，形成表面多孔層90％的梯度多孔不銹鋼-聚乳酸復合材料，該材料的壓縮屈服強度為1MPa，彈性模量為0.1GPa，適用于非受力載荷情況下的骨修復和骨植入。