本发明属于治疗骨科疾病及美容整形的技术领域，特别涉及一种纳米羟基磷灰石复合材料的制备方法。
背景技术：
当人体的骨骼收到损伤时，需要对骨骼进行修复。天然自体骨无论是骨传导性，骨诱导性还是成骨能力方面都是最理想的供体，但是由于来源有限，当缺损部位很大时，便无法提供足够的骨源。目前针对临床中骨缺损，使用的修复材料种类繁多，主要包含人工合成的羟基磷灰石，有机骨水泥，同种异体骨，α-磷酸三钙，β-磷酸三钙，以及添加胶原，bmp-2等活性因子的骨科产品。
由于自体骨移植在临床应用数量上的局限性，羟基磷灰石是人体骨骼的主要无机成分，具有生物活性以及骨传导的能力。
羟基磷灰石(ha)是人体骨骼和牙的主要无机成份,具有良好的生物活性和生物相容性,植入人体后能与骨形成较强的活性连接,诱导新骨生长和形成。纳米ha可广泛应用于生物硬组织的修复和替换,是人体骨骼的理想替代材料。但是纯羟基磷灰石质硬、脆性大、强度低，韧性差,不易雕刻,与周围组织吻合不好，抗折强度和断裂韧性指标均低于人工致密骨，限制了在人体负重部位的应用。为了克服这些不足,改进其力学性能，可以采用溶胶－凝胶法在基体上制备羟基磷灰石涂层，集中多种材料的优势，获得具有良好生物性能和力学性能的复合型生物材料。
聚醚醚酮(peek)是一种全芳香半结晶高聚物，是一种综合性能非常优异的热塑性特种工程塑料,耐高温；耐许多有机或无机化学品；在力学性能方面不仅强度、弹性模量和断裂韧性高,而且高温下的强度损失较小,尺寸稳定性好；在摩擦性能方面,耐高温磨损性能较为突出；在成型加工方面,可用热塑性树脂的所有加工方法进行加工,包括挤压、注塑、熔融丝等。peek机械性能良好，有优异的耐辐射性、绝缘性等特点，在脊柱手术、外伤和骨科类医疗产品的临床应用越来越广泛。具有较好的生物相容性以及可调的力学性能。但peek缺乏生物活性，使得在医用领域的使用受到限制。
目前羟基磷灰石与peek复合材料的制备方法主要有机械混合法、挤出－深冷粉碎法、溶剂混合法和溶剂沉淀法等。
机械混合法使用机械混合设备将两种粉末混合，方法工艺简单，但无法将纳米填料以纳米尺度均匀地分散在基体中。双螺杆挤出－深冷粉碎法将两种材料熔融共混、挤出造粒，再深冷粉碎，无法制备小粒径粉末，粉末颗粒形状极不规则，流动性差。溶剂混合法通常需要使用一些有机溶剂，残存的溶剂会降低复合材料的生物相容性。聚醚醚酮具有非常强的耐溶剂性，溶剂沉淀法一般不适合聚醚醚酮复合材料的制备。
技术实现要素：
鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供一种纳米羟基磷灰石与磺化聚醚醚酮复合材料的制备方法，该制备方法能够有效地将纳米羟基磷灰石与磺化聚醚醚酮复合在一起，既可显著提高生物活性，又能够保证足够的强度。
本发明的另一个目的在于提供一种纳米羟基磷灰石与磺化聚醚醚酮复合材料的制备方法，该制备方法能够保持聚醚醚酮良好性能，同时提供更丰富的功能化修饰位点，适用于承重骨替代、骨修复领域。
发明人研究发现：磺化聚醚醚酮(speek)和羟基磷灰石都具有各自的优点，如何有机地将二者结合在一起充分发挥二者的作用，是一个关键。保持聚醚醚酮良好性能，同时提供更丰富的功能化修饰位点，可制备性能更优异的复合生物材料；而且，结合羟基磷灰石的细小晶粒，生物活性越高。
基于此，本发明是这样实现的：
一种纳米羟基磷灰石与磺化聚醚醚酮复合材料的制备方法，复合材料的制备包括溶胶、羟基磷灰石凝胶和磺化聚醚醚酮基体的制备，以及涂层的制备；
溶胶的制备：亚磷酸三乙酯中加入无水乙醇，制备成浓度为0.040mol/l-0.060mol/l的溶液，加入25％－50％体积的纯水进行稀释，搅拌后得到溶胶；
进一步，在亚磷酸三乙酯(含量不小于99.5％)中加入无水乙醇进行溶解，制备成浓度为0.040mol/l-0.060mol/l的溶液。将25％－50％体积的纯水加入到上述溶液中，密封瓶盖，在磁力搅拌机上激烈搅拌10小时以上，得到澄清的具有一定粘性的溶胶。
羟基磷灰石凝胶的制备：将硝酸钙溶于无水乙醇中,制备成浓度为0.025mol/l-0.050mol/l的溶液，然后加入上述溶胶，混合完成后搅拌后陈化得到羟基磷灰石凝胶溶液；
进一步，将硝酸钙(含量不小于99.5％)溶于无水乙醇中，在溶解过程中，不断加热和搅拌。然后滴入上述完全水解了的磷溶胶中，按ca与p原子比为1.67配制，混合完成后密封瓶盖，激烈搅拌2小时以上，将搅拌好的溶胶放置在室温下陈化36-72小时。
磺化聚醚醚酮的制备：将10克聚醚醚酮颗粒物料在100℃、真空下干燥10小时，在25℃溶于500ml浓硫酸(95％－98％)中，剧烈搅拌2小时后，将反应溶液倒入5－8倍体积的冰水中，持续搅拌1小时，静置24小时，沉淀物经多次过滤和纯水洗涤，直至ph＝7。产物最后在60℃真空干燥24小时，得到磺化聚醚醚酮。磺化聚醚醚酮(speek)是在聚醚醚酮(peek)芳香环结构上进行磺基化，能够保持聚醚醚酮良好性能，同时提供更丰富的功能化修饰位点。磺化聚醚醚酮进一步制作成磺化聚醚醚酮基体。
涂层的制备：将磺化聚醚醚酮基体放入羟基磷灰石凝胶溶液中，浸涂满凝胶后进行煅烧，得到复合材料。
进一步，把磺化聚醚醚酮基体放置在羟基磷灰石的溶胶凝胶溶液中进行浸涂，再放入超声波清洗机中2-20分钟，然后放在干燥箱中，在80℃下干燥30分钟以上，再放入烧结炉中，在确定的温度下煅烧30-60分钟。煅烧温度为600℃－800℃。在煅烧后的基体上再依次进行浸涂，干燥，煅烧，重复多次(一次以上)，直到形成足够厚度的薄膜。
本发明，通过溶胶和凝胶的制备，将磺化聚醚醚酮与羟基磷灰石有机地结合在一起，并将通过这种制备方式，将在聚醚醚酮的芳香环结构上进行磺基化，获得磺化聚醚醚酮，能够保持聚醚醚酮良好性能，同时提供更丰富的功能化修饰位点，结合羟基磷灰石细小的晶粒，能够显著提高生物活性，并保证材料具有足够的强度。
本发明所实现的复合材料的制备方法工艺简单，成本低，应用广泛，适用于各种规模尺寸磺化聚醚醚酮基体的涂层制备。
而且这种复合材料可实现形状可控、良好生物相容性、良好生物活性和承重骨所需的足够强度，具有较高的临床使用价值和广阔的市场前景。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
发明人研究发现：磺化聚醚醚酮(speek)和羟基磷灰石都具有各自的优点，如何有机地将二者结合在一起充分发挥二者的作用，是一个关键。磺化聚醚醚酮(speek)是在聚醚醚酮(peek)芳香环结构上进行磺基化，能够保持聚醚醚酮良好性能，同时提供更丰富的功能化修饰位点，可制备性能更优异的复合生物材料。羟基磷灰石的晶粒越细，其生物活性越高。将纳米羟基磷灰石与磺化聚醚醚酮复合，可显著提高生物活性，并保证足够的强度，适用于承重骨替代、骨修复领域。
由此，本发明所实现纳米羟基磷灰石与磺化聚醚醚酮复合材料的制备方法，主要步骤包括羟基磷灰石凝胶和磺化聚醚醚酮基体的制备，以及涂层的制备：
溶胶的制备：亚磷酸三乙酯中加入无水乙醇，制备成浓度为0.040mol/l-0.060mol/l的溶液，加入25％－50％体积的纯水进行稀释，密封瓶盖，在磁力搅拌机上激烈搅拌10小时以上，得到澄清的具有一定粘性的溶胶。
羟基磷灰石凝胶的制备：将硝酸钙溶于无水乙醇中,制备成浓度为0.025mol/l-0.050mol/l的溶液，在溶解过程中，不断加热和搅拌。然后加入上述溶胶，按ca与p原子比为1.67的比例配制，配置完成后密封瓶盖，激烈搅拌2小时以上，将搅拌好的溶胶放置在室温下陈化36-72小时，得到羟基磷灰石凝胶溶液。
磺化聚醚醚酮的制备(依据此比例制作磺化聚醚醚酮)：将10克聚醚醚酮颗粒物料在100℃、真空下干燥10小时，在25℃溶于500ml浓硫酸(95％－98％)中，剧烈搅拌2小时后，将反应溶液倒入5倍－8倍体积的冰水中，持续搅拌1小时，静置24小时，沉淀物经多次过滤和纯水洗涤，直至ph＝7；产物最后在60℃真空干燥24小时，得到磺化聚醚醚酮。磺化聚醚醚酮是在聚醚醚酮芳香环结构上进行磺基化，能够保持聚醚醚酮良好性能，同时提供更丰富的功能化修饰位点。磺化聚醚醚酮制作成磺化聚醚醚酮基体。
涂层的制备：将磺化聚醚醚酮基体放入羟基磷灰石凝胶溶液中，浸涂满凝胶后进行煅烧，得到纳米羟基磷灰石与磺化聚醚醚酮复合材料。
其中，亚磷酸三乙酯的含量不小于99.5％，硝酸钙的含量不小于99.5％。
采用磺化聚醚醚酮材料可以依据需要你制成各种形状和尺寸的磺化聚醚醚酮基体。
把磺化聚醚醚酮基体放置在羟基磷灰石的溶胶凝胶溶液中进行浸涂，再放入超声波清洗机中2-20分钟，然后放在干燥箱中，在80℃下干燥30分钟以上，再放入烧结炉中，在确定的温度下煅烧30-60分钟。煅烧温度为600℃－800℃。在煅烧后的磺化聚醚醚酮基体上再依次进行浸涂，干燥，煅烧，重复多次，直到形成足够厚度的薄膜。通过这种方式，能够将磺化聚醚醚酮与羟基磷灰石有机地结合在一起，且结构稳固，磺化聚醚醚酮保持聚醚醚酮良好性能，同时提供更丰富的功能化修饰位点，磺化聚醚醚酮撒谎那个结合羟基磷灰石细小的晶粒，能够显著提高生物活性，同时，烧结形成的稳定结构，使所制得的复合材料具有足够的强度，满足手术及其它的需求。
而且本发明所实现的制备方法，使得这种复合材料可实现形状可控、良好生物相容性、良好生物活性和承重骨所需的足够强度，具有较高的临床使用价值和广阔的市场前景，可广泛应用于骨骼修复、美容医疗等多个方面。
实施例1。
溶胶的制备：在含量不小于99.5％的亚磷酸三乙酯中加入一定量的无水乙醇，制备成浓度为0.040mol/l的溶液，然后加入25％体积的纯水进行稀释，密封瓶盖，在磁力搅拌机上激烈搅拌10小时，得到澄清的具有一定粘性的溶胶。
羟基磷灰石凝胶的制备：将硝酸钙溶于无水乙醇中,制备成浓度为0.025mol/l的溶液，在溶解过程中，不断加热和搅拌。然后加入上述溶胶，按ca与p原子比为1.67的比例配制，配置完成后密封瓶盖，激烈搅拌2.5小时以上，将搅拌好的溶胶放置在室温下陈化36小时，得到羟基磷灰石凝胶溶液。
磺化聚醚醚酮的制备：将10克聚醚醚酮颗粒物料在100℃、真空下干燥10小时，在25℃溶于500ml浓硫酸(95％)中，剧烈搅拌2小时后，将反应溶液倒入5倍体积的冰水中，持续搅拌1小时，静置24小时，沉淀物经多次过滤和水洗涤，直至ph＝7。产物最后在60℃真空干燥24小时得到磺化聚醚醚酮。磺化聚醚醚酮材料再制成所需形状规模和尺寸的磺化聚醚醚酮基体。
涂层的制备：把磺化聚醚醚酮基体放置在羟基磷灰石的溶胶凝胶溶液中，放入超声波清洗机中10分钟，然后放在干燥箱中，在80℃下干燥30分钟，再放入烧结炉中，在煅烧温度为800℃下煅烧30分钟；在煅烧后的磺化聚醚醚酮基体上再依次进行浸涂，干燥，煅烧，重复多次，直到形成足够厚度的薄膜，得到复合材料。
实施例2。
溶胶的制备：在含量不小于99.5％的亚磷酸三乙酯中加入一定量的无水乙醇，制备成浓度为0.060mol/l的溶液，加入50％体积的纯水进行稀释，密封瓶盖，在磁力搅拌机上激烈搅拌12小时，得到澄清的具有一定粘性的溶胶。
羟基磷灰石凝胶的制备：将含量不小于99.5％的硝酸钙溶于无水乙醇中，制备成浓度为0.050mol/l的溶液，在溶解过程中，不断加热和搅拌。然后加入上述溶胶，按ca与p原子比为1.67的比例配制，配置完成后密封瓶盖，激烈搅拌3小时，将搅拌好的溶胶放置在室温下陈化72小时，得到羟基磷灰石凝胶溶液。
磺化聚醚醚酮的制备：将10克聚醚醚酮颗粒物料在100℃、真空下干燥10小时，在25℃溶于500ml浓硫酸(98％)中，剧烈搅拌2小时后，将反应溶液倒入8倍体积的冰水中，持续搅拌1小时，静置24小时，沉淀物经多次过滤和水洗涤，直至ph＝7。产物最后在60℃真空干燥24小时得到磺化聚醚醚酮。再将磺化聚醚醚酮材料制成所需形状规模和尺寸的磺化聚醚醚酮基体。
涂层的制备：把磺化聚醚醚酮基体放置在羟基磷灰石的溶胶凝胶溶液中，放入超声波清洗机中6分钟，然后放在干燥箱中，在80℃下干燥35分钟，再放入烧结炉中，在煅烧温度为800℃下煅烧40分钟；在煅烧后的磺化聚醚醚酮基体上再依次进行浸涂，干燥，煅烧，重复多次，直到形成足够厚度的薄膜，得到复合材料。
实施例3。
溶胶的制备：在含量不小于99.5％的亚磷酸三乙酯中加入一定量的无水乙醇，制备成浓度为0.050mol/l的溶液，加入35％体积的纯水进行稀释。将纯水加入到上述溶液中，密封瓶盖，在磁力搅拌机上激烈搅拌11小时，得到澄清的具有一定粘性的溶胶。
羟基磷灰石凝胶的制备：将含量不小于99.5％的硝酸钙溶于无水乙醇中，将硝酸钙溶于无水乙醇中,制备成浓度为0.035mol/l的溶液，在溶解过程中，不断加热和搅拌。然后加入上述溶胶，按ca与p原子比为1.67的比例配制，配置完成后密封瓶盖，激烈搅拌2小时以上，将搅拌好的溶胶放置在室温下陈化56小时，得到羟基磷灰石凝胶溶液。。
磺化聚醚醚酮的制备：将10克聚醚醚酮颗粒物料在100℃、真空下干燥10小时，在25℃溶于500ml浓硫酸(96％)中，剧烈搅拌2小时后，将反应溶液倒入6倍体积的冰水中，持续搅拌1小时，静置24小时，沉淀物经多次过滤和水洗涤，直至ph＝7。产物最后在60℃真空干燥24小时得到磺化聚醚醚酮。再将磺化聚醚醚酮材料制成所需形状规模和尺寸的磺化聚醚醚酮基体。
涂层的制备：把磺化聚醚醚酮基体放置在羟基磷灰石的溶胶凝胶溶液中，放入超声波清洗机中15分钟，然后放在干燥箱中，在80℃下干燥40分钟，再放入烧结炉中，在煅烧温度为700℃下煅烧50分钟；在煅烧后的磺化聚醚醚酮基体上再依次进行浸涂，干燥，煅烧，重复多次，直到形成足够厚度的薄膜，得到复合材料。
实施例4。
溶胶的制备：在含量不小于99.5％的亚磷酸三乙酯中加入一定量的无水乙醇，制备成浓度为0.045mol/l的溶液，加入45％体积的纯水进行稀释，密封瓶盖，在磁力搅拌机上激烈搅拌13小时，得到澄清的具有一定粘性的溶胶。
羟基磷灰石凝胶的制备：将含量不小于99.5％的硝酸钙溶于无水乙醇中，将硝酸钙溶于无水乙醇中,制备成浓度为0.045mol/l的溶液，在溶解过程中，不断加热和搅拌。然后加入上述溶胶，按ca与p原子比为1.67的比例配制，配置完成后密封瓶盖，激烈搅拌3.5小时，将搅拌好的溶胶放置在室温下陈化62小时，得到羟基磷灰石凝胶溶液。。
磺化聚醚醚酮的制备：将10克聚醚醚酮颗粒物料在100℃、真空下干燥10小时，在25℃溶于500ml浓硫酸(97％)中，剧烈搅拌2小时后，将反应溶液倒入7倍体积的冰水中，持续搅拌1小时，静置24小时，沉淀物经多次过滤和水洗涤，直至ph＝7。产物最后在60℃真空干燥24小时得到磺化聚醚醚酮。再将磺化聚醚醚酮材料制成所需形状规模和尺寸的磺化聚醚醚酮基体。
涂层的制备：把磺化聚醚醚酮基体放置在羟基磷灰石的溶胶凝胶溶液中，放入超声波清洗机中2分钟，然后放在干燥箱中，在80℃下干燥45分钟，再放入烧结炉中，在煅烧温度为600℃下煅烧60分钟；在煅烧后的磺化聚醚醚酮基体上再依次进行浸涂，干燥，煅烧，重复多次，直到形成足够厚度的薄膜，得到复合材料。
实施例5。
溶胶的制备：在含量不小于99.5％的亚磷酸三乙酯中加入一定量的无水乙醇，制备成浓度为0.055mol/l的溶液，加入40％体积的纯水进行稀释，密封瓶盖，在磁力搅拌机上激烈搅拌15小时，得到澄清的具有一定粘性的溶胶。
羟基磷灰石凝胶的制备：将含量不小于99.5％的硝酸钙溶于无水乙醇中，将硝酸钙溶于无水乙醇中,制备成浓度为0.040mol/l的溶液，在溶解过程中，不断加热和搅拌。然后加入上述溶胶，按ca与p原子比为1.67的比例配制，配置完成后密封瓶盖，激烈搅拌4小时，将搅拌好的溶胶放置在室温下陈化42小时，得到羟基磷灰石凝胶溶液。
磺化聚醚醚酮的制备：将10克聚醚醚酮颗粒物料在100℃、真空下干燥10小时，在25℃溶于500ml浓硫酸(95％)中，剧烈搅拌2小时后，将反应溶液倒入5.5倍体积的冰水中，持续搅拌1小时，静置24小时，沉淀物经多次过滤和水洗涤，直至ph＝7。产物最后在60℃真空干燥24小时得到磺化聚醚醚酮。再将磺化聚醚醚酮材料制成所需形状规模和尺寸的磺化聚醚醚酮基体。
涂层的制备：把磺化聚醚醚酮基体放置在羟基磷灰石的溶胶凝胶溶液中，放入超声波清洗机中18分钟，然后放在干燥箱中，在80℃下干燥50分钟，再放入烧结炉中，在煅烧温度为650℃下煅烧55分钟；在煅烧后的磺化聚醚醚酮基体上再依次进行浸涂，干燥，煅烧，重复多次，直到形成足够厚度的薄膜，得到复合材料。
实施例6。
溶胶的制备：在含量不小于99.5％的亚磷酸三乙酯中加入一定量的无水乙醇，制备成浓度为0.040mol/l，加入30％体积的纯水进行稀释，密封瓶盖，在磁力搅拌机上激烈搅拌16小时，得到澄清的具有一定粘性的溶胶。
羟基磷灰石凝胶的制备：将含量不小于99.5％的硝酸钙溶于无水乙醇中，将硝酸钙溶于无水乙醇中,制备成浓度为0.030mol/l的溶液，在溶解过程中，不断加热和搅拌。然后加入上述溶胶，按ca与p原子比为1.67的比例配制，配置完成后密封瓶盖，激烈搅拌2小时以上，将搅拌好的溶胶放置在室温下陈化48小时，得到羟基磷灰石凝胶溶液。。
磺化聚醚醚酮的制备：将10克聚醚醚酮颗粒物料在100℃、真空下干燥10小时，在25℃溶于500ml浓硫酸(98％)中，剧烈搅拌2小时后，将反应溶液倒入6倍体积的冰水中，持续搅拌1小时，静置24小时，沉淀物经多次过滤和水洗涤，直至ph＝7。产物最后在60℃真空干燥24小时得到磺化聚醚醚酮。再将磺化聚醚醚酮材料制成所需形状规模和尺寸的磺化聚醚醚酮基体。
涂层的制备：把磺化聚醚醚酮基体放置在羟基磷灰石的溶胶凝胶溶液中，放入超声波清洗机中4分钟，然后放在干燥箱中，在80℃下干燥55分钟，再放入烧结炉中，在煅烧温度为750℃下煅烧35分钟；在煅烧后的磺化聚醚醚酮基体上再依次进行浸涂，干燥，煅烧，重复多次，直到形成足够厚度的薄膜，得到复合材料。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。