众所周知,种植体材料需要在人体内长期存放,因此对其生物相容性、疲劳强度、耐磨性、耐腐蚀性等特性提出了很高的要求。此前,医用钛及钛合金材料被认为是生物医用材料行业的“网红”,是医用植入的理想材料。但随着全球材料科学的快速发展,高分子材料在医疗领域的应用越来越广泛。
聚醚醚酮(PEEK)自1999年首次临床应用以来,以其独特的特性在众多医用材料中脱颖而出。作为一种新型的医用植入材料,它得到了许多外科医生和医疗器械公司的认可,并获得了无数的知名度。它在人工脊柱、人工牙齿、人工颅骨等领域的应用越来越广泛。
PEEK作为医疗器械植入物的优良性能

1.1生物相容性方面:无毒安全不过敏

首先,PEEK具有优异的生物相容性。生物相容性是衡量材料是否适合人体植入的最基本的指标。材料必须无毒、致突变、致癌、不引起过敏。植入式PEEK已经过国外独立检测机构严格按照ISO10993要求进行完整的生物相容性检测,并符合《YY/T 0660外科植入物用聚醚醚酮(PEEK)聚合物的标准规范》要求。结果表明,植入PEEK具有良好的生物相容性和无副作用。

1.2较低的弹性模量:无应力遮蔽,周边骨头保持强度

与金属植入物相比,PEEK的弹性模量与皮质骨的弹性模量接近,特别是碳纤维增强PEEK的弹性模量与皮质骨的弹性模量更匹配。这种接近或匹配的弹性模量在一定程度上削弱或消除了应力屏蔽效应,有利于种植体与骨组织之间的骨融合,保证了PEEK种植体的长期稳定性。

1.3可见性:透视病灶清晰和术后跟踪更轻松

PEEK材料克服了金属材料产生应力遮挡和辐射伪影等弊端,可以通过x射线,CT或MRI扫描而不会产生伪影,帮助医生在手术过程中调整种植体的位置,可以方便地跟踪手术后的愈合过程,从而有效地监测骨骼的生长和愈合。

1.4耐磨性能:避免炎症和骨融化问题

与不锈钢、钛合金、超高分子量聚乙烯种植体相比,PEEK及其复合材料具有良好的耐磨性,可有效避免因磨损颗粒造成种植体周围发炎、溶骨等问题。因此,PEEK被认为是骨科植入物应用中替代传统植入物的候选材料之一。

 

PEEK的医用领域植入应用方案

特种工程塑料PEEK在医疗领域更是被广泛的应用,如:骨科植入耗材(如椎间融合器、韧带修复锚钉、关节界面螺钉)、神经外科修补片(如人工颅骨、颌面骨)、心血管产品(如心脏瓣膜、心脏起搏器外壳)等。
近年来,部分厂家正将改性后的PEEK材料用于口腔种植体、创伤骨板等机械性能要求较高的产品制备。

2.1脊柱手术-脊椎椎问PEEK融合器

PEEK材料 | 助力医疗行业
PEEK脊柱维持器,又称椎间融合器,用于脊柱融合手术,以替代受损的椎间盘,为两椎体融合提供理想的环境。脊柱融合术通过将椎骨融合在一起,使它们作为一个整体运动,防止异常运动和稳定脊柱来纠正这个问题。PEEK的最佳模量确保植入物可以像天然骨骼一样承受重量,从而减少密度损失到附近骨骼的可能性。最佳模量还有助于防止下沉,即在骨中下沉或沉降,例如在全关节植入物的修复部件中。

2.2脊柱手术-PEEK缝线铆钉

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PEEK缝合铆钉已广泛应用于运动医学,主要用于治疗肩袖、韧带撕裂或其他关节内损伤。传统金属铆钉容易出现松动、拔出、软骨损伤等并发症,高强度缝线的出现增加了缝线铆钉关节的负荷,从而增加了关节处被切割的风险。PEEK缝合铆钉可以避免这些问题的发生。同时,与可吸收铆钉相比,PEEK具有更高的强度和x射线穿透性,因此在术后检查时无需担心金属伪影。其弹性模量介于皮质骨和松质骨之间,可减少应力屏蔽,促进骨愈合。

2.3骨骼替代物-PEEK颌面和颅骨植入体

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传统的颅骨修复材料是钛合金网板,是一种覆盖式颅骨修复材料。其缺点是热导率高,生物相容性差,强度低,术后CT检查容易出现金属伪影。PEEK颅骨修复网板是由高分子材料制成的一种嵌入式颅骨修复材料。与传统钛合金网板相比,PEEK颅骨修复网板具有生物相容性好、导热系数低、粘连性好、解剖重建、力学性能稳定、术后CT检查无伪影等优点。在临床实践中逐渐得到应用和推广。

 

2.4牙齿替代物-PEEK牙科植配件

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PEEK材料主要用作牙种植体的附件,如临时基牙、修复基牙、固定义齿,包括冠、固定局部义齿、桩核等。与金属、氧化锆、氧化铝等常用材料相比,PEEK不需要烧结,精度更高;密度低,重量轻,患者佩戴舒适;质地柔和,为咬合提供减震作用。并具有良好的生物相容性。体外和体内对人牙龈成纤维细胞和成骨细胞无致突变性和毒性。此外,PEEK材料不会释放出与人体不相容的物质,如金属或单体,避免牙龈过敏和变色。而且,改性后的PEEK能发出天然的白色光泽,美观耐用。

2.5膝关节-半月板修复系统

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半月板具有稳定膝关节、调节关节内压力、润滑关节软骨等重要作用。半月板修复系统是全内半月板修复手术的主要耗材,每个半月板修复系统配备一套内植,包括锚钉和缝合线。从产品材料来看,目前使用的主要材料是PEEK材料。
PEEK作为一种创新材料,为现代医疗技术的进步提供了坚实的基础。随着研究的不断深入和技术的持续发展,PEEK将在医疗领域发挥更加重要的作用,也必将推动医疗技术的发展和进步。

 

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来源:科晶高分子

 

 

原文始发于微信公众号(科晶高分子):PEEK材料 | 助力医疗行业

医疗器械品类众多,可分为高值医用耗材、低值医用耗材、医疗设备、 IVD(体外诊断)四大类。根据使用场景和功能不同,高值医用耗材细分为骨科植入、血管介入、神经外科、眼科、电生理与起搏器等等。根据技术原理和功能差异,医疗设备可分为诊断设备(影像诊断如 DR、彩超、磁共振)、治疗设备 (各类手术器械、放射治疗机械)等;医疗器械细分领域虽差异巨大,但是每一个环节都需要其参与,医疗器械的制备涵盖高分子材料、电子、模具注塑、机械、生命科学等。欢迎加入艾邦医疗器械产业交流群探讨:

作者 808, ab