聚醚醚酮基牙种植体材料的制备及性能

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制备了具有生物活性的聚醚醚酮（PEEK）/生物活性玻璃（BG）/多壁碳纳米管（MWCNTS）复合材料，并对其性能进行了系统研究。聚醚醚酮作为新型的骨科植入材料具有良好的生物相容性和优异的生物力学匹配性能，但其不具备生物活性，生物活性玻璃的引入可以赋予材料良好的生物活性，碳纳米管能有效地增强材料的力学性能，使复合材料兼备良好的力学性能、生物活性及生物相容性，在牙种植体材料方面有着潜在应用价值。 论文首先利用吸附共沉淀法均匀混合聚醚醚酮粉末和经过表面改性的多壁碳纳米管，再经注塑加工制备了PEEK/MWCNTS复合材料。扫描电镜观察经过拉伸试验的材料断裂面，发现当MWCNTS含量不超过6%时，其在复合材料中能均匀分散，经过拉伸测试后，MWCNTS并没有从复合材料中脱离出来，而是自身发生了断裂，MWCNTS与PEEK基质间并未出现空隙，而是紧密结合，这就证明了该复合方法使得MWCNTS在PEEK中均匀分散且与PEEK有较好的界面结合力。力学测试结果表明，MWCNTS含量为6%的复合材料弯曲强度提高了20%左右，拉伸强度提高了10%。 其次，为了赋予材料生物活性，设计了PEEK/BG复合材料，实验结果显示BG的引入降低了材料的力学性能，当生物活性玻璃含量超过2%时，复合材料力学性能急剧降低，当生物活性玻璃含量达到8%时，复合材料拉伸强度仅为30MPa，弯曲强度为65MPa。基于此前的研究，我们引入碳纳米管（CNTS）设计制备了PEEK/BG/CNTS三元复合材料。在三元复合体系里，当生物活性玻璃含量为4%时，其拉伸强度（91MPa）仍然和PEEK（90MPa）几乎相同，而弯曲强度（170MPa）要高于PEEK（130MPa）。模拟体液沉积实验表明，添加了BG的三元复合材料能够诱导碳酸羟基磷灰石（HCA）的生成，而纯的PEEK材料在模拟体液中未能诱导出HCA，从而说明BG的引入提高了三元复合材料的生物活性。 最后，对复合材料进行了体外细胞培养实验，评价复合材料的生物相容性。结果显示细胞能够粘附在材料表面，随着时间的增加，细胞正常增殖，说明材料均具有较好的细胞相容性，对比几种材料发现添加了生物活性玻璃的材料更有利于细胞的增殖，具有更优异的生物相容性。