目的聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)是目前在骨科手术中广泛应用的材料,具有较好的生物相容性。然而,PEEK是一种生物惰性材料,纯PEEK材料不能和人体骨组织形成良好的整合。因此,通过改性以提高PEEK的生物活性是研究的热点之一。钽(Tantalum,Ta)是被广泛应用于骨科的金属材料,钽金属制备的内植物在临床已经获得了广泛的运用,具有良好的骨整合效果。本研究旨在结合钽和PEEK的优势,提高PEEK复合材料的力学性能和生物活性,为骨科植入物制造提供一种潜在的新型复合材料。我们将不同含量纳米钽金属颗粒掺杂于PEEK中,制备纳米钽金属颗粒增强聚醚醚酮(Ta-PEEK)复合材料,研究不同填充量下Ta-PEEK复合材料的力学性能改变,在体外水平探究其对MC3T3-E1成骨细胞系成骨分化的影响,并在体内水平验证其与骨组织的整合性能。方法将纳米钽金属颗粒加入PEEK粉末中,纳米钽金属颗粒质量分数分别为1%、3%、5%、7%和9%,使用球磨机进行充分混合。利用模压成型工艺使粉末成型,再经机床加工和打磨为合适的形状,分别得到了1%Ta-PEEK,3%Ta-PEEK,5%Ta-PEEK,7%Ta-PEEK,9%Ta-PEEK几组样品。采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、能量色散X射线光谱仪(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy,EDS)、轮廓曲线测定仪、浸润角测试仪、力学测试仪、傅里叶变换红外光谱仪(Fourier Transform Infrared Spectrometer,FTIR)、热重分析仪(Thermogravimetric Analysis,TGA)和差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimeter,DSC)等对材料进行表征。通过检测细胞毒性、细胞粘附、胶原蛋白分泌、生物矿化和成骨相关基因表达等评估材料对成骨细胞的影响。将材料植入大鼠股骨远端,通过微型计算机断层扫描(Micro-Computed Tomography,Micro-CT)、组织切片和拔出实验等评估材料的骨整合性能。结果SEM和EDS显示不同质量分数的纳米钽颗粒成功掺杂于PEEK中。在几种不同的掺杂含量下,浸润角、表面粗糙度和PEEK的分子结构均未发生明显变化。3%Ta-PEEK的力学性能最优(包括压缩模量和压缩强度)。热重分析及差示扫描量热法显示随着纳米钽金属颗粒质量分数的增加,Ta-PEEK材料的玻璃化转变温度(T_g),结晶温度(T_c),熔融温度(T_m),热容差(ΔCp),熔融热焓(H_m)和结晶度均呈现先降低后升高的趋势,其中T_g、T_c、T_m和ΔCp于3%Ta-PEEK最低,而H_m和结晶度于5%Ta-PEEK最低。细胞实验显示3%Ta-PEEK和5%Ta-PEEK具有较好的促成骨性能,动物实验亦显示3%Ta-PEEK和5%Ta-PEEK具有较好的骨整合和骨传导性能,拔出实验证实5%Ta-PEEK具有最优的骨整合强度。结论纳米钽金属颗粒的掺杂可以改变PEEK的力学性能和生物学性能。3%Ta-PEEK具有最优的力学性能,3%Ta-PEEK和5%Ta-PEEK具有较好的体外成骨性能和体内骨整合性能,作为内植物材料在骨科植入物领域具有较好的应用前景。