PEEK/CF复合材料已开始用于制作腰椎融合器
来源：peek板材供应商-恒鑫实业 作者：PEEK板材加工
目前医用的人造骨关节主要是以钛钢合金为主,虽有强度高、刚性强等诸多优点,但其生物相容性不好,会引起患者的不适及骨质疏松现象,而且容易发生磨损和松动造成再次更换,给患者带来痛苦。因此迫切需要研发新一代有机生物假体材料。PEEK所具有的光滑性和生物相容性是其它聚合物无法相比的,是一种极有潜力的生物假体材料。体外细胞培养和体内定量组织学试验均表明,PEEK具有良好的生物相容性,在生理盐水的离子作用下,其力学强度和弹性模量、耐磨性、光滑性等物理性质没有明显降低,而且溶胀率也 很低。
将PEEK/CF与成骨细胞及成纤维细胞共同培养,未见明显的细胞毒性作用,发现PEEK能促进成骨细胞的蛋白合成、成骨及乳附性能,防止假体松动。
对30%短纤维增强的PEEK进行蒸气消毒、热塑型、盐水浸泡等处理,证实其有优良的抗液体渗入性能,力学性能无明显变化,纤维基体连接良好。
用平均直径8Lm、长度20mm的短CF增强PEEK和CoCr、氧化铝、氧化锆等材料并分别模拟髋关节和膝关节进行磨损实验,研究复合材料作为全髋和全膝假体材料的适应性和局限性。在类似髋关节接触状态,不管是对金属还是对陶瓷材料,PEEK/CF的耐磨性均比UHMWPE好得多,并且沥青基CF比聚丙烯腈基CF耐磨性好,对偶件为陶瓷材料比金属材料好。最佳配对是30%沥青基CF的PEEK/CF复合材料和氧化锆,其磨损率比UHMWPE降低两个数量级。但在高应力非均匀接触状态下,PEEK/CF的性能不如UHM-WPE,复合材料不适合用作膝关节部件。
根据人体步行时髋关节接触应力和速度变化函数来模拟试验条件,研究含30%CF的PEEK/CF复合材料在水润滑条件下,不锈钢对偶件的粗糙度、滑动速度、接触应力等参数对其摩擦性能的影响。发现对偶表面的粗糙度是影响摩擦系数的最重要因素,滑动速度次之,接触应力很小。
在骨外科整形手术中,长达1a以上断骨康复过程需要用固定骨折部位的夹骨板。正常人体皮层骨的弹性模量为15~26GPa,远低于传统使用的金属材料,这种弹性模量不匹配造成骨矿物质减少,应力屏蔽效应有时会引起骨再折。人们不断寻求力学性能接近骨皮质的夹骨板。将CF和PEEK细丝编织成型CF体积含量为53%的PEEK/CF复合材料夹骨板,比传统的不锈钢夹骨板更适合骨的固定,未见明显的异物反应并能促进骨愈合,具有替代不锈钢夹骨板的潜能。
此外,PEEK/CF复合材料已开始用于制作腰椎融合器(TFC)、髋假体、牙套等[44~46],我国的医学科研单位也开展了全髋假体和椎间融合等实验和临床应用研究
