一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物醫(yī)用材料又稱(chēng)生物材料，它是對(duì)生物體進(jìn)行診斷、治療和置換損壞的組織、器官或增進(jìn)其功能的材料。按材料組成和性質(zhì)分為醫(yī)用金屬材料、醫(yī)用高分子材料、生物陶瓷材料、生物醫(yī)用衍生材料、組織工程材料和生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料。
[0003]其中，醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)學(xué)材料中發(fā)展最早、應(yīng)用最為廣泛、用量最大的材料，也是近年來(lái)發(fā)展最快的生物醫(yī)用材料。按性質(zhì)可分為非降解和可生物降解兩大類(lèi)。非降解高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚硅氧烷等，其應(yīng)用在勝利環(huán)境中能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，不發(fā)生降解、交聯(lián)或物理磨損，并具有良好的力學(xué)性能，主要用于人體軟硬組織修復(fù)、代替和粘結(jié)劑等?？缮锝到飧叻肿硬牧习z原、脂肪族聚酯、甲殼素、纖維素、聚氨基酸等，這些材料能在生理環(huán)境中發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，其降解產(chǎn)物應(yīng)通過(guò)正常的新陳代謝被機(jī)體吸收或排出體外，主要用于藥物釋放載體及非永久性植入器械。
[0004]超高分子量聚乙烯(UHMWPE) —般指粘均分子量大于150萬(wàn)的高密度聚乙烯，是一種線(xiàn)性高結(jié)晶的熱塑性工程塑料，除了具有良好的耐磨性及自潤(rùn)滑性還具有優(yōu)良的對(duì)化學(xué)藥品穩(wěn)定性、生物惰性等，目前在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要集中在關(guān)節(jié)替代材料、組織支架、輸血泵、包裝袋等。
[0005]但超高分子量聚乙烯本身強(qiáng)疏水性使其潤(rùn)滑性能較差、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，限制了其在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法，該超高分子量聚乙烯復(fù)合材料具有較高的親水性。
[0007]本發(fā)明提供了一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料，包含三層結(jié)構(gòu)，依次為:表面多孔層、復(fù)合層與超高分子量聚乙烯層；所述表面多孔層由超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復(fù)合后經(jīng)無(wú)機(jī)酸溶液腐蝕形成；所述復(fù)合層由超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復(fù)合形成。
[0008]優(yōu)選的，所述超高分子量聚乙稀復(fù)合材料的厚度為I?3mm。
[0009]優(yōu)選的，所述表面多孔層的厚度為0.1?0.5mm。
[0010]優(yōu)選的，其特征在于，所述復(fù)合層的厚度為0.3?1mm。
[0011]優(yōu)選的，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯層的厚度為0.5?2_。
[0012]優(yōu)選的，其特征在于，所述生物陶瓷材料為羥基磷灰石和/或磷酸三鈣。
[0013]本發(fā)明還提供了一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0014]A)將生物陶瓷材料與超高分子量聚乙烯在醇類(lèi)溶劑中混合，干燥除去醇類(lèi)溶劑，得到混合原料；
[0015]B)將超高分子量聚乙烯放入模具下層，然后將所述混合原料放入模具上層，熱壓，得到雙層結(jié)構(gòu)樣品；
[0016]C)將所述雙層結(jié)構(gòu)樣品的混合原料層表面用無(wú)機(jī)酸溶液進(jìn)行腐蝕，得到超高分子量聚乙烯復(fù)合材料。
[0017]優(yōu)選的，所述生物陶瓷材料的粒徑為100?450 μ m。
[0018]優(yōu)選的，所述生物陶瓷材料的質(zhì)量為混合原料質(zhì)量的0.1 %?50%。
[0019]優(yōu)選的，所述熱壓的壓力為2?7KN ;溫度為150°C?200 °C。
[0020]本發(fā)明提供了一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料，包含三層結(jié)構(gòu)，依次為:表面多孔層、復(fù)合層與超高分子量聚乙烯層；所述表面多孔層由超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復(fù)合后經(jīng)無(wú)機(jī)酸溶液腐蝕形成；所述復(fù)合層由超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復(fù)合形成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，將超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復(fù)合并且表面經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)酸溶液處理形成多孔結(jié)構(gòu)可以大大提高材料的親水性，同時(shí)底層為超高分子量聚乙烯可維持材料的力學(xué)性能，從而使超高分子量聚乙烯復(fù)合材料可以同時(shí)具有良好的力學(xué)性能、親水性及生物相容性。
[0021]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的水接觸角可達(dá)41°。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023]本發(fā)明提供了一種超高分子量聚乙烯復(fù)合材料，包含三層結(jié)構(gòu)，依次為::表面多孔層、復(fù)合層與超高分子量聚乙烯層；所述表面多孔層由超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復(fù)合后經(jīng)無(wú)機(jī)酸溶液腐蝕形成；所述復(fù)合層由超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復(fù)合形成。
[0024]所述超高分子量聚乙稀復(fù)合材料的厚度優(yōu)選為I?3mm，更優(yōu)選為1.2?2.5mm，再優(yōu)選為1.2?2mm，最優(yōu)選為1.4?1.6mm。
[0025]本發(fā)明超高分子量聚乙烯復(fù)合材料為三層結(jié)構(gòu)的材料，最上層為表面多孔層，其厚度優(yōu)選為0.1?0.5mm，更優(yōu)選為0.2?0.4mm，最優(yōu)選為0.3mm。該層由超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復(fù)合后經(jīng)無(wú)機(jī)酸溶液腐蝕形成。其中，所述生物陶瓷材料為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的生物陶瓷材料即可，并無(wú)特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為羥基磷灰石和/或磷酸三鈣，更優(yōu)選為羥基磷灰石；所述無(wú)機(jī)酸溶液為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的無(wú)機(jī)酸溶液即可，優(yōu)選為鹽酸溶液；所述無(wú)機(jī)酸溶液的濃度優(yōu)選為0.5?1.5mol/L,更優(yōu)選為0.75?1.25mol/L，最優(yōu)選為1.0mol/Lo
[0026]中間層為復(fù)合層，其厚度優(yōu)選為0.3?1mm，更優(yōu)選為0.3?0.8mm，再優(yōu)選為0.3?0.6_，最優(yōu)選為0.5mmο所述復(fù)合層由超高分子量聚乙稀與生物陶瓷材料復(fù)合形成，其中所述生物陶瓷材料同上所述，在此不再贅述。
[0027]本發(fā)明超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的最底層為超高分子量聚乙烯層，其厚度優(yōu)選為0.5?2mm，更優(yōu)選為0.5?1.5mm,再優(yōu)選為0.5?1mm，最優(yōu)選為0.7mm。
[0028]超高分子量聚乙烯親水性差，生物相容性不佳，在骨修復(fù)領(lǐng)域存在較大的局限性，主要應(yīng)用于關(guān)節(jié)替換，將超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復(fù)合并且表面經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)酸溶液處理形成多孔結(jié)構(gòu)可以大大提高材料的親水性，但是材料的力學(xué)性能降低，同時(shí)將底層為超高分子量聚乙烯可維持材料的力學(xué)性能，從而使超高分子量聚乙烯復(fù)合材料可以同時(shí)具有良好的力學(xué)性能、親水性及生物相容性。
[0029]本發(fā)明還提供了一種上述超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:A)將生物陶瓷材料與超高分子量聚乙烯在醇類(lèi)溶劑中混合，干燥除去醇類(lèi)溶劑，得到混合原料；B)將超高分子量聚乙烯放入模具下層，然后將所述混合原料放入模具上層，熱壓，得到雙層結(jié)構(gòu)樣品；C)將所述雙層結(jié)構(gòu)樣品的混合原料層表面用無(wú)機(jī)酸溶液進(jìn)行腐蝕，得到超高分子量聚乙烯復(fù)合材料。
[0030]將生物陶瓷材料與超高分子量聚乙烯在醇類(lèi)溶劑中混合，干燥除去醇類(lèi)溶劑，得到混合原料。其中所述生物陶瓷材料的種類(lèi)同上所述，在此不再贅述；所述生物陶瓷材料的粒徑優(yōu)選為100?450 μ m，更優(yōu)選為150?400 μ m，再優(yōu)選為150?300 μ m ;所述生物陶瓷材料的質(zhì)量?jī)?yōu)選為混合原料質(zhì)量的0.1%?50%，更優(yōu)選為10%?40%，再優(yōu)選為20%?40%，最優(yōu)選為30% ;所述醇類(lèi)溶劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的醇類(lèi)溶劑即可，并無(wú)特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為乙醇，更優(yōu)選為無(wú)水乙醇；所述混合優(yōu)選在室溫下進(jìn)行攪拌混合；所述干燥的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法即可，并無(wú)特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選在真空干燥箱中進(jìn)行干燥。