鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料的制備方法。該支架材料的制備方法的包括聚甲基丙烯酸甲酯支架材料清洗、表面改性，催化活化及化學(xué)鍍鏑鉬鎳合金。本發(fā)明制備方法的優(yōu)點(diǎn)是：支架材料的有機(jī)碳溢出率降低99%以上，莫氏硬度可達(dá)到6.5，經(jīng)180天模擬人體體液腐蝕測試，金屬離子溢出率小于1ppm，即該材料具有極高的生物環(huán)境可靠性。鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯材料可用于組織工程支架材料，應(yīng)用前景明朗，市場潛力巨大。
【專利說明】
鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高和對(duì)生物醫(yī)學(xué)材料認(rèn)識(shí)的不斷加深，對(duì)材料多功能化及高性價(jià)比的需求也在不斷加大。這就對(duì)生物材料的設(shè)計(jì)和構(gòu)建提出了新的要求，它們不再將僅僅扮演一個(gè)被動(dòng)和惰性參與者的身份，而是積極地與生物體及材料周圍環(huán)境發(fā)生交互作用，促進(jìn)特定的生物反應(yīng)，更好地協(xié)助生物體修復(fù)及實(shí)現(xiàn)原有的功能。這也就是繼生物惰性材料、生物活性材料后第三代生物醫(yī)用材料的要求和典型特征。在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域中，表面改性可使材料表面具有材料本體所不具有的性質(zhì)，以提高植入材料對(duì)生物體生理環(huán)境的接受性和細(xì)胞、組織對(duì)材料的生物響應(yīng)。
[0003]醫(yī)用聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的生物相容性、耐生物老化性。它被用來作為顱骨修補(bǔ)材料、胸腔充填材料、人工關(guān)節(jié)骨粘固劑以及義齒、牙托等。它是目前塑料中透光性能最好的一種，能透過普通光的90%，因此還可制作眼科用人工晶狀休、各種病理標(biāo)本及人工器官外殼等。
[0004]醫(yī)用支架材料中，金屬支架密度大，在體內(nèi)存留人體負(fù)擔(dān)大；聚合物支架密度小，人體負(fù)擔(dān)小，但聚合物易降解，產(chǎn)生“有機(jī)碳”溢出，對(duì)人體不利;金屬/聚合物復(fù)合材料型支架能結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)，但金屬的種類有限，多以貴金屬金、銀、鉑等為主，價(jià)格昂貴。本發(fā)明是在聚甲基丙烯酸甲酯表面被覆一層鏑鉬鎳合金層，核心工藝是在鐵錳復(fù)合催化活化下，在化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，稀土元素鏑進(jìn)入鉬鎳合金的晶格中，形成更加致密穩(wěn)定的合金層，這樣有效的將聚甲基丙烯酸甲酯與人體隔離，使聚甲基丙烯酸甲酯有機(jī)碳溢出率降低99%以上，不僅如此，鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料的莫氏硬度可達(dá)到6.5，是目前所有金屬/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合支架材料中最好的；經(jīng)180天模擬人體體液腐蝕測試，鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料的金屬離子溢出率小于百萬分之一(Ippm)，說明該材料具有極高的生物環(huán)境可靠性。綜上所述，本發(fā)明提出的鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料的制備方法具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，即具備創(chuàng)造性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料的制備方法。該制備方法的步驟如下:
[0006]I)將聚甲基丙烯酸甲酯支架依次用重量百分比濃度為10%的草酸水溶液、5%的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干；
[0007]2)將洗凈的聚甲基丙烯酸甲酯支架置于改性劑溶液中30分鐘，取出，置于烘箱中于50°C干燥3小時(shí)，冷卻至室溫，得改性聚甲基丙烯酸甲酯支架;其中改性劑溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質(zhì)濃度分別為:乙烯基三乙氧基硅烷濃度3?6g/L，氰基丙稀酸乙酯濃度9?12g/L，過氧化碳酸二環(huán)己酯濃度I?3g/L，乙醇濃度100?200g/L。
[0008]3)將改性聚甲基丙烯酸甲酯支架置于活化劑溶液中30分鐘，取出，用去離子水洗凈，烘干，再置于重量百分比濃度為3%的硼氫化鈉水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化聚甲基丙烯酸甲酯支架;其中活化劑溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質(zhì)濃度分別為:硫酸亞鐵濃度20?30g/L，硝酸錳濃度20?30g/L，乳酸鈉濃度20?30g/L。
[0009]4)將活化聚甲基丙烯酸甲酯支架置于鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，?0°C化學(xué)鍍3小時(shí)，取出洗凈，烘干，得鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料。其中鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤旱呐浞绞侨軇槿ルx子水，溶液中各種溶質(zhì)濃度分別為:硝酸鏑濃度20?30g/L ；硝酸鉬濃度20?30g/L;硫酸鎳濃度40?60g/L;磷酸二氫鈉濃度30?60g/L;乳酸鈉濃度60?90g/L; 二甲氨基硼烷濃度3?6g/L;草酸銨濃度6?9g/L。
[0010]5)鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料測試表征。將鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料置于模擬人體體液中，于37°C放置180天，取出，測試溶液中有機(jī)碳溢出量，并與聚甲基丙烯酸甲酯支架材料相比較，計(jì)算有機(jī)碳溢出降低率；以能量彌散X射線探測器
(H)X)測試支架材料的元素含量，計(jì)算鏑、鉬、鎳離子的溢出率；以萬能材料試驗(yàn)機(jī)測試支架材料的彎曲模量，以莫氏硬度計(jì)測試支架材料的表面硬度。其中模擬人體體液各成分含量:NaCl 8g/L，KCl 0.4g/L,NaHCO3 0.35g/L，CaCl2 0.14g/L,Na2HPO4 0.06g/L,KH2PO4 0.06g/L，MgS04.7H20 0.2g/L,葡萄糖lg/L。
[0011]以本發(fā)明的制備方法制備的鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料可用于組織工程支架材料包括:骨、軟骨、血管、神經(jīng)、皮膚和人工器官，如肝、脾、腎、膀胱等的組織支架材料。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明
[0013]實(shí)施例1
[0014]將聚甲基丙烯酸甲酯支架依次用重量百分比濃度為10%的草酸水溶液、5%的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。
[0015]將4.6g乙烯基三乙氧基硅烷，9.2g氰基丙烯酸乙酯，2.3g過氧化碳酸二環(huán)己酯溶于128g乙醇中，添加去離子水，配成體積為IL的改性劑溶液。
[0016]將洗凈的聚甲基丙烯酸甲酯支架置于改性劑溶液中30分鐘，取出，置于烘箱中于50°C干燥3小時(shí)，冷卻至室溫，得改性聚甲基丙烯酸甲酯支架。
[0017]將25g硫酸亞鐵，25g硝酸錳，25g乳酸鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的活化劑溶液。
[0018]將改性聚甲基丙烯酸甲酯支架置于活化劑溶液中30分鐘，取出，用去離子水洗凈，烘干，再置于重量百分比濃度為3%的硼氫化鈉水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化聚甲基丙烯酸甲酯支架。
[0019]將21g硝酸鏑，26g硝酸鉬，48g硫酸鎳，56g磷酸二氫鈉，72g乳酸鈉，4.1g二甲氨基硼烷，7.5g草酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤骸?br>[0020]將活化聚甲基丙烯酸甲酯支架置于鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，?0°C化學(xué)鍍3小時(shí)，取出洗凈，烘干，得鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料。
[0021]將8gNaCl，0.4g KCl，0.35g NaHCO3,0.14g CaCl2,0.06g Na2HPO4,0.06g KH2PO4,0.2g MgSO4.7H20，Ig葡萄糖溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的模擬人體體液。
[0022]將鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料置于模擬人體體液中，于37°C放置180天，取出，測試溶液中有機(jī)碳溢出量，并與聚甲基丙烯酸甲酯支架材料相比較，計(jì)算有機(jī)碳溢出降低率為99.4%;以能量彌散X射線探測器(EDX)測試支架材料的元素含量，計(jì)算鏑、鉬、鎳離子的溢出率分別為0.14ppm、0.33ppm、0.31ppm;以萬能材料試驗(yàn)機(jī)測試支架材料的彎曲模量為I.24GPa，以莫氏硬度計(jì)測試支架材料的表面硬度為6.7。
[0023]實(shí)施例2
[0024]將聚甲基丙烯酸甲酯支架依次用重量百分比濃度為10%的草酸水溶液、5%的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。
[0025]將6g乙烯基三乙氧基硅烷，12g氰基丙烯酸乙酯，3g過氧化碳酸二環(huán)己酯溶于200g乙醇中，添加去離子水，配成體積為IL的改性劑溶液。
[0026]將洗凈的聚甲基丙烯酸甲酯支架置于改性劑溶液中30分鐘，取出，置于烘箱中于50°C干燥3小時(shí)，冷卻至室溫，得改性聚甲基丙烯酸甲酯支架。
[0027]將30g硫酸亞鐵，30g硝酸錳，30g乳酸鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的活化劑溶液。
[0028]將改性聚甲基丙烯酸甲酯支架置于活化劑溶液中30分鐘，取出，用去離子水洗凈，烘干，再置于重量百分比濃度為3%的硼氫化鈉水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化聚甲基丙烯酸甲酯支架。
[0029]將30g硝酸鏑，30g硝酸鉬，60g硫酸鎳，60g磷酸二氫鈉，90g乳酸鈉，6g 二甲氨基硼烷，9g草酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤骸?br>[0030]將活化聚甲基丙烯酸甲酯支架置于鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤褐校?0°C化學(xué)鍍3小時(shí)，取出洗凈，烘干，得鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料。
[0031]將8gNaCl，0.4g KCl，0.35g NaHCO3,0.14g CaCl2,0.06g Na2HPO4,0.06g KH2PO4,
0.2g MgSO4.7H20，Ig葡萄糖溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的模擬人體體液。
[0032]將鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料置于模擬人體體液中，于37°C放置180天，取出，測試溶液中有機(jī)碳溢出量，并與聚甲基丙烯酸甲酯支架材料相比較，計(jì)算有機(jī)碳溢出降低率為99.5%;以能量彌散X射線探測器(EDX)測試支架材料的元素含量，計(jì)算鏑、鉬、鎳離子的溢出率分別為0.12ppm、0.31 ppm、0.41 ppm;以萬能材料試驗(yàn)機(jī)測試支架材料的彎曲模量為I.26GPa，以莫氏硬度計(jì)測試支架材料的表面硬度為6.5。
[0033]實(shí)施例3
[0034]將聚甲基丙烯酸甲酯支架依次用重量百分比濃度為10%的草酸水溶液、5%的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。
[0035]將4.Sg乙烯基三乙氧基硅烷，11.1g氰基丙烯酸乙酯，2.3g過氧化碳酸二環(huán)己酯溶于175g乙醇中，添加去離子水，配成體積為IL的改性劑溶液。
[0036]將洗凈的聚甲基丙烯酸甲酯支架置于改性劑溶液中30分鐘，取出，置于烘箱中于50°C干燥3小時(shí)，冷卻至室溫，得改性聚甲基丙烯酸甲酯支架。
[0037]將23.6g硫酸亞鐵，21.9g硝酸錳，21.1g乳酸鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的活化劑溶液。
[0038]將改性聚甲基丙烯酸甲酯支架置于活化劑溶液中30分鐘，取出，用去離子水洗凈，烘干，再置于重量百分比濃度為3%的硼氫化鈉水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化聚甲基丙烯酸甲酯支架。
[0039]將22.5g硝酸鏑，23.9g硝酸鉬，56.9g硫酸鎳，50.6g磷酸二氫鈉，87.6g乳酸鈉，
4.5g二甲氨基硼烷，6.9g草酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤骸?br>[0040]將活化聚甲基丙烯酸甲酯支架置于鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，?0°C化學(xué)鍍3小時(shí)，取出洗凈，烘干，得鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料。
[0041]將8gNaCl，0.4g KCl，0.35g NaHCO3,0.14g CaCl2,0.06g Na2HPO4,0.06g KH2PO4,
0.2g MgSO4.7H20，Ig葡萄糖溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的模擬人體體液。
[0042]將鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料置于模擬人體體液中，于37°C放置180天，取出，測試溶液中有機(jī)碳溢出量，并與聚甲基丙烯酸甲酯支架材料相比較，計(jì)算有機(jī)碳溢出降低率為99.1%;以能量彌散X射線探測器(EDX)測試支架材料的元素含量，計(jì)算鏑、鉬、鎳離子的溢出率分別為0.23ppm、0.33ppm、0.42ppm;以萬能材料試驗(yàn)機(jī)測試支架材料的彎曲模量為I.38GPa，以莫氏硬度計(jì)測試支架材料的表面硬度為6.5。
[0043]實(shí)施例4
[0044]將聚甲基丙烯酸甲酯支架依次用重量百分比濃度為10%的草酸水溶液、5%的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。
[0045]將4.9g乙烯基三乙氧基硅烷，11.5g氰基丙烯酸乙酯，2.5g過氧化碳酸二環(huán)己酯溶于163g乙醇中，添加去離子水，配成體積為IL的改性劑溶液。
[0046]將洗凈的聚甲基丙烯酸甲酯支架置于改性劑溶液中30分鐘，取出，置于烘箱中于50°C干燥3小時(shí)，冷卻至室溫，得改性聚甲基丙烯酸甲酯支架。
[0047]將27.1g硫酸亞鐵，27.4g硝酸錳，27.1g乳酸鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的活化劑溶液。
[0048]將改性聚甲基丙烯酸甲酯支架置于活化劑溶液中30分鐘，取出，用去離子水洗凈，烘干，再置于重量百分比濃度為3%的硼氫化鈉水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化聚甲基丙烯酸甲酯支架。
[0049]將26.8g硝酸鏑，26.9g硝酸鉬，46.Ig硫酸鎳，46.6g磷酸二氫鈉,71.6g乳酸鈉，
5.2g二甲氨基硼烷，7.6g草酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤骸?br>[0050]將活化聚甲基丙烯酸甲酯支架置于鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤褐校?0°C化學(xué)鍍3小時(shí)，取出洗凈，烘干，得鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料。
[0051]將8gNaCl，0.4g KCl，0.35g NaHCO3,0.14g CaCl2,0.06g Na2HPO4,0.06g KH2PO4,
0.2g MgSO4.7H20，Ig葡萄糖溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的模擬人體體液。
[0052]將鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料置于模擬人體體液中，于37°C放置180天，取出，測試溶液中有機(jī)碳溢出量，并與聚甲基丙烯酸甲酯支架材料相比較，計(jì)算有機(jī)碳溢出降低率為99.5%;以能量彌散X射線探測器(EDX)測試支架材料的元素含量，計(jì)算鏑、鉬、鎳離子的溢出率分別為0.26ppm、0.36ppm、0.51 ppm;以萬能材料試驗(yàn)機(jī)測試支架材料的彎曲模量為I.37GPa，以莫氏硬度計(jì)測試支架材料的表面硬度為6.5。
[0053]實(shí)施例5
[0054]將聚甲基丙烯酸甲酯支架依次用重量百分比濃度為10%的草酸水溶液、5%的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。
[0055]將3g乙烯基三乙氧基硅烷，9g氰基丙烯酸乙酯，Ig過氧化碳酸二環(huán)己酯溶于10g乙醇中，添加去離子水，配成體積為IL的改性劑溶液。
[0056]將洗凈的聚甲基丙烯酸甲酯支架置于改性劑溶液中30分鐘，取出，置于烘箱中于50°C干燥3小時(shí)，冷卻至室溫，得改性聚甲基丙烯酸甲酯支架。
[0057]將20g硫酸亞鐵，20g硝酸猛，20g乳酸鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的活化劑溶液。
[0058]將改性聚甲基丙烯酸甲酯支架置于活化劑溶液中30分鐘，取出，用去離子水洗凈，烘干，再置于重量百分比濃度為3%的硼氫化鈉水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化聚甲基丙烯酸甲酯支架。
[0059]將20g硝酸鏑，20g硝酸鉬，40g硫酸鎳，30g磷酸二氫鈉，60g乳酸鈉，3g 二甲氨基硼烷，6g草酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤骸?br>[0060]將活化聚甲基丙烯酸甲酯支架置于鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，?0°C化學(xué)鍍3小時(shí)，取出洗凈，烘干，得鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料。
[0061]將8gNaCl，0.4g KCl，0.35g NaHCO3,0.14g CaCl2,0.06g Na2HPO4,0.06g KH2PO4,0.2g MgSO4.7H20，Ig葡萄糖溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為IL的模擬人體體液。
[0062]將鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料置于模擬人體體液中，于37°C放置180天，取出，測試溶液中有機(jī)碳溢出量，并與聚甲基丙烯酸甲酯支架材料相比較，計(jì)算有機(jī)碳溢出降低率為99.8%;以能量彌散X射線探測器(EDX)測試支架材料的元素含量，計(jì)算鏑、鉬、鎳離子的溢出率分別為0.17ppm、0.48ppm、0.1Oppm;以萬能材料試驗(yàn)機(jī)測試支架材料的彎曲模量為I.27GPa，以莫氏硬度計(jì)測試支架材料的表面硬度為6.5。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料的制備方法，其特征在于: 1)將聚甲基丙烯酸甲酯支架依次用重量百分比濃度為10%的草酸水溶液、5%的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干； 2)將洗凈的聚甲基丙烯酸甲酯支架置于改性劑溶液中30分鐘，取出，置于烘箱中于50°C干燥3小時(shí)，冷卻至室溫，得改性聚甲基丙烯酸甲酯支架； 3)將改性聚甲基丙烯酸甲酯支架置于活化劑溶液中30分鐘，取出，用去離子水洗凈，烘干，再置于重量百分比濃度為3%的硼氫化鈉水溶液中10分鐘，取出，用去離子水洗凈，得活化聚甲基丙烯酸甲酯支架； 4)將活化聚甲基丙烯酸甲酯支架置于鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，?0°C化學(xué)鍍3小時(shí)，取出洗凈，烘干，得鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料。2.如權(quán)利要求1所述的鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料的制備方法，其特征在于所述的改性劑溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質(zhì)濃度分別為: 乙烯基三乙氧基硅烷濃度3?6 g/L; 氰基丙烯酸乙酯濃度9?12 g/L; 過氧化碳酸二環(huán)己酯濃度I?3 g/L; 乙醇濃度100?200 g/Lo3.如權(quán)利要求1所述的鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料的制備方法，其特征在于所述的活化劑溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質(zhì)濃度分別為: 硫酸亞鐵濃度20?30g/L; 硝酸錳濃度20?30g/L; 乳酸鈉濃度20?30g/L。4.如權(quán)利要求1所述的鏑鉬鎳合金/聚甲基丙烯酸甲酯支架材料的制備方法，其特征在于所述的鏑鉬鎳化學(xué)鍍?nèi)芤旱呐浞绞侨軇槿ルx子水，溶液中各種溶質(zhì)濃度分別為: 硝酸鏑濃度20?30g/L; 硝酸鉬濃度20?30g/L; 硫酸鎳濃度40?60g/L; 磷酸二氫鈉濃度30?60g/L; 乳酸鈉濃度60?90g/L; 二甲氨基硼烷濃度3?6g/L; 草酸銨濃度6?9g/L。
【文檔編號(hào)】A61L27/16GK106039399SQ201610447129
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】藍(lán)碧健
【申請(qǐng)人】太倉碧奇新材料研發(fā)有限公司