QF／PEN复合生物材料的制备与表征.pdfVIP

材 料 2013年第12期(44)卷 文章编号 ：1001-9731(2013)121778—04 QF／PEN复合生物材料的制备与表征 王广妮 ，李 鸿，郝新彦，陈抒天，任浩浩，严永刚 (四川大学 物理科学与技术学院，四川 成都 610064) 摘 要 ： 通过挤 出法制备 了石英 纤维 (quartzfiber， 如果考虑材料与硬组织的生物力学相容性和匹配 QF)／聚 萘 二 甲酸 乙二 醇 酯 (poly ethylenenaph— 性 ，金属 、无机陶瓷等都不是最理想的骨组织重建材 thalate，PEN)复合材料，通过燃烧 实验对复合材料 中 料 。作为硬组织修复材料 的主体之一 ，高分子材料近 石英纤维含量和材料的均一性进行 了检测；用材料 力 年来被广泛地使用于人体硬组织损伤和疾病的修复与 学实验机测试 了材料的力学性能 ；通过 IR、XRD、SEM 重建 ，并表现 出优异的性能 ，如聚醚醚酮 (polyether 对复合材料进行 了表征 ；用L929成纤维细胞与材料复 etherketone，PEEK)被认为是具有 良好生物力学相 合培养进行了细胞毒性评价。结果表 明，石英纤维在 容性的硬组织替代材料，被广泛用于脊柱修复矫正等 ， PEN基体 中的分布均 匀；QF与 PEN基体之 间有氢键 超高分子量聚乙烯 (ultrahighmolecularweightpoly— 的结合 ，形成 了稳定的界面；复合材料的力学强度 比单 ethylene，UHMWPE)在 人造 关节 中具 有广 泛 的用 纯聚合物基体有明显增强，当纤维含量为 3O 和 45 途I7。但是大部分用于承力支撑的高分子材料是生物 时，QF／PEN复合材料 的拉 仲 强度 分别 为 80．21和 惰性材料，不能与骨组织融合，在长期使用中由于体液 87．96MPa，弯曲强度分别为 125．7l和 137．79MPa，与 腐蚀和疲劳会 出现力学性能下 降或者松动等问题 ，从 骨组织生物力学 匹配；细胞 实验表 明两类复合材料细 而在选择高分子材料时需要仔细考虑其抗弯强度等力 胞毒性为 1级，无细胞毒性。可见 ，QF／PEN 复合材 学性能、稳定性和生物安全性。高分子材料 中，聚萘二 料是一种潜在的承重骨修复材料 。 甲酸乙二醇酯 (PEN)具有非常高的力学强度和稳定的 关键词 ： 石英纤维 ；聚萘二甲酸乙二醇酯 ；挤出共混； 化学性能，作为特种工程塑料使用 ，美 国FDA 批 复合材料 ；生物材料 准该聚合物可用于食品贮存 ，如可用作食用 白酒 的容 中图分类号 ： TB332 文献标识码：A 器_8 ，因此 PEN可作为潜在的生物材料被研究。如 DOI：10．3969／i．issn．1001—973lI2013．12．023 果使用石英纤维对其改性和增 强，能够综合石英纤维 的高强度和PEN 的韧性和塑性，从而制备新 型复合生 l 引 言 物材料，为硬组织的修复和重建提供新 的选择。 石英纤维 (quartzfiber，QF)是 由高纯度 SiO。和 本文选择力学性能较好且无毒的聚萘二甲酸乙二 天然石英晶体组成 ，是一种高性能无机纤维 ，具有高温 醇酯 (PEN)作为基体与石英纤维 (QF)复合改性，形成 下强度保持率高、尺寸稳定 、化学稳定性和透光性及 电 新型复合材料 ，并对复合材料的结构 、组成和形貌及界 绝缘性 ，主要用作电绝缘材料、隔热材料和复合材料 的 面结合进行了表征，同时评价其细胞毒性 ，考查其作为 增强体 ，广泛用于制造飞机头雷达罩 、火箭尾喷管、空