一種超高分子量聚乙烯復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于生物材料技術領域，尤其涉及一種超高分子量聚乙烯復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]生物醫(yī)用材料又稱生物材料，它是對生物體進行診斷、治療和置換損壞的組織、器官或增進其功能的材料。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)學復合材料。
[0003]其中，醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)學材料中發(fā)展最早、應用最為廣泛、用量最大的材料，也是近年來發(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。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，其應用在勝利環(huán)境中能長期保持穩(wěn)定，不發(fā)生降解、交聯(lián)或物理磨損，并具有良好的力學性能，主要用于人體軟硬組織修復、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)構性破壞，其降解產(chǎn)物應通過正常的新陳代謝被機體吸收或排出體外，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150萬的高密度聚乙烯，是一種線性高結(jié)晶的熱塑性工程塑料，除了具有良好的耐磨性及自潤滑性還具有優(yōu)良的對化學藥品穩(wěn)定性、生物惰性等，目前在醫(yī)學上的應用主要集中在關節(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疏水性使其潤滑性能較差、結(jié)構簡單，限制了其在生物醫(yī)用材料領域中的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種超高分子量聚乙烯復合材料及其制備方法，該超高分子量聚乙烯復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合材料，包含三層結(jié)構，依次為:表面多孔層、復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合后經(jīng)無機酸溶液腐蝕形成；所述復合層由超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復合形成。
[0008]優(yōu)選的，所述超高分子量聚乙稀復合材料的厚度為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溶劑中混合，干燥除去醇類溶劑，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)構樣品；
[0016]C)將所述雙層結(jié)構樣品的混合原料層表面用無機酸溶液進行腐蝕，得到超高分子量聚乙烯復合材料。
[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合材料，包含三層結(jié)構，依次為:表面多孔層、復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合后經(jīng)無機酸溶液腐蝕形成；所述復合層由超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復合形成。與現(xiàn)有技術相比，將超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復合并且表面經(jīng)過無機酸溶液處理形成多孔結(jié)構可以大大提高材料的親水性，同時底層為超高分子量聚乙烯可維持材料的力學性能，從而使超高分子量聚乙烯復合材料可以同時具有良好的力學性能、親水性及生物相容性。
[0021]實驗結(jié)果表明，本發(fā)明超高分子量聚乙烯復合材料的水接觸角可達41°。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0023]本發(fā)明提供了一種超高分子量聚乙烯復合材料，包含三層結(jié)構，依次為::表面多孔層、復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合后經(jīng)無機酸溶液腐蝕形成；所述復合層由超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復合形成。
[0024]所述超高分子量聚乙稀復合材料的厚度優(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合材料為三層結(jié)構的材料，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合后經(jīng)無機酸溶液腐蝕形成。其中，所述生物陶瓷材料為本領域技術人員熟知的生物陶瓷材料即可，并無特殊的限制，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；所述無機酸溶液為本領域技術人員熟知的無機酸溶液即可，優(yōu)選為鹽酸溶液；所述無機酸溶液的濃度優(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所述復合層由超高分子量聚乙稀與生物陶瓷材料復合形成，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，在骨修復領域存在較大的局限性，主要應用于關節(jié)替換，將超高分子量聚乙烯與生物陶瓷材料復合并且表面經(jīng)過無機酸溶液處理形成多孔結(jié)構可以大大提高材料的親水性，但是材料的力學性能降低，同時將底層為超高分子量聚乙烯可維持材料的力學性能，從而使超高分子量聚乙烯復合材料可以同時具有良好的力學性能、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溶劑中混合，干燥除去醇類溶劑，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)構樣品；C)將所述雙層結(jié)構樣品的混合原料層表面用無機酸溶液進行腐蝕，得到超高分子量聚乙烯復合材料。
[0030]將生物陶瓷材料與超高分子量聚乙烯在醇類溶劑中混合，干燥除去醇類溶劑，得到混合原料。其中所述生物陶瓷材料的種類同上所述，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)量優(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% ;所述醇類溶劑為本領域技術人員熟知的醇類溶劑即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為乙醇，更優(yōu)選為無水乙醇；所述混合優(yōu)選在室溫下進行攪拌混合；所述干燥的方法為本領域技術人員熟知的方法即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選在真空干燥箱中進行干燥。