众所周知,虽然金属仍然是植入物开发的关键材料,但是随着人们医疗技术的开发,这种金属材质将负载转移到种植体上会导致应力屏蔽,这种现象会导致骨质流失和种植体部位的弱化。只有植入硬度较低的植入物可以实现更好的负载分配,从而减少应力屏蔽的影响。而碳纤维增强CF聚合物复合材料的新发展使该材料成为植入物开发中传统上使用的金属材料的有吸引力的替代品。
CF30聚醚醚酮 (PEEK) 复合材料提供其他生物材料无法轻易实现的设计自由度。最近植入物市场材料可用性的增加使 CFR 复合材料更容易获得。使用这些材料开发新设备越来越受欢迎,这可能是因为聚合物在脊柱中的使用有所增加,其中经常使用由 PEEK 制成的具有 CE 标志和 FDA 批准的植入式设备。
PEEK具有良好的机械和生物耐久性。它与成像设备兼容,特别是磁共振成像,并且很容易使用成型或机械加工技术制造。制造商可以通过添加短切碳纤维,或者更重要的是,通过引入高浓度的连续纤维来提高材料的强度、刚度和冲击性能。
使用 PEEK 作为基础聚合物基质与碳纤维结合用于医疗植入物并不是一个新概念。其中,这些还包括聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯和环氧聚合物基质。这些复合材料被认为是常用钴铬合金和钛合金的可行替代品,因为它们的模量与骨骼的匹配度更高,可以更有效地传递应力。
然而,这些材料并不完全成功,体内环境对复合材料不利,需要反复灭菌。考虑到耐久性、韧性和生物相容性,特别是在灭菌和老化之后,导致 1990 年提出 PEEK 是基础聚合物的更好选择。直到最近 15 年,医疗行业才获得用于人体植入设备的医用级 PEEK。