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熱塑性碳纖維增強醫用複合材料:從假肢到骨科醫療器械

簡介在之前的短切或粉末碳纖維增強PEEK複合材料的基礎上,國內的先進碳纖維製品生產商無錫智上新材料最新研發出連續碳纖維增強熱塑性PEEK複合材料,用於製作骨外科醫療器械零部件,例如骨外科手術瞄準器、支架等,因為採用的都是食品級peek材料,所以

假肢是醫療器械嗎

有的醫用材料需要植入人體體內,有的需要與人體面板進行直接接觸,因此,除了一些固定的效能要求外,醫用材料本身的安全性尤為關鍵。用於醫療的材料一旦在使用過程中釋放出一定的有毒物質,這種材料就會與患者產生“不相容”現象,給病人帶來有害影響。

體內植入實驗是檢測生物材料組織相容性的最有效方法之一,用於假肢的材料必須具備良好的生物相容性,無細胞毒性,不會造成區域性或全身的損害,不影響組織的正常癒合,並且材料與面板之間摩擦不宜過大,防止其對面板以及對材料製品本身造成損傷。

熱塑性碳纖維增強醫用複合材料:從假肢到骨科醫療器械

碳纖維材料本身的石墨層結構具有自潤滑效能,可降低塗層的摩擦因數,在摩擦過程中,碳纖維又起到主要力學支撐,所以其具有摩擦因數穩定、耐磨性高、機械強度高、化學穩定性良好等突出優點,成為各類複合材料中常用的增強體。

而且,碳纖維材料最主要的特點是強度高、質量輕,以前大量被應用在航空、航天以及軍事等領域,現在則越來越多地應用在假肢零部件方面。很多膝關節的殼體以及假腳的腳芯都是採用碳纖維複合材料製作的。特別是碳纖維複合材料製作的腳芯在能量儲存與釋放效能方面表現良好,所以運動型假腳幾乎全部採用碳纖維複合材料製作。

熱塑性碳纖維增強醫用複合材料:從假肢到骨科醫療器械

臨床上,早在1981年就出現了儲能假肢Seattle腳,其不僅能支撐身體重量,在運動中產生推力,同時還代償小腿三頭肌和屈肌的作用。採用碳纖維複合材料製作的儲能腳放/儲能比可達95%以上,遠遠超出傳統材料的50%,所以,目前流行的儲能腳也基本上都是採用碳纖維增強樹脂複合材料製作而成的,其在膝關節、踝關節及接受腔等方面也都有一定程度的應用。碳纖維人工韌帶也已應用於臨床,並顯示出良好的生物相容性。

熱塑性碳纖維增強醫用複合材料:從假肢到骨科醫療器械

但是,這並不是說所有的碳纖維複合材料都具備工藝性優良、自潤滑、耐磨損、生物相容性好等諸多特性。碳纖維增強樹脂複合材料是否具有無毒性、無溶血活性等,是由樹脂基體材料決定的,例如,最為常見的環氧樹脂基這類熱固性碳纖維複合材料就不適宜用作醫療材料。

現已臨床證實聚醚醚酮(peek)熱塑性碳纖維增強複合材料,在體外細胞培養、體內軟組織及對骨組織方面具有良好的生物相容性,這類碳纖維複合材料和碳纖維共聚物由於其抗拉伸強度較大以及彈性模量接近骨皮質而被應用於全髖關節置換和全膝置換中。

熱塑性碳纖維增強醫用複合材料:從假肢到骨科醫療器械

在之前的短切或粉末碳纖維增強PEEK複合材料的基礎上,國內的先進碳纖維製品生產商無錫智上新材料最新研發出連續碳纖維增強熱塑性PEEK複合材料,用於製作骨外科醫療器械零部件,例如骨外科手術瞄準器、支架等,因為採用的都是食品級peek材料,所以其不僅在生物相容性上表現良好,而且在耐磨性、耐腐蝕等方面表現尤佳,臨床使用效果可以與進口產品相媲美,但是市場價格上頗具優勢。

熱塑性碳纖維增強醫用複合材料:從假肢到骨科醫療器械

從假肢到骨科醫療器械,熱塑性碳纖維增強複合材料在醫用領域的應用逐步擴大,隨著無錫智上新材料推出的連續性碳纖維增強聚醚醚酮複合材料製品種類的增多,未來臨床上將會出現越來越多的應用案例。

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