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材料解析:PEEK材料在医疗植入及医疗器械行业的应用

2018-01-06 14:41:16 一迈智能 阅读

       PEEK(聚醚醚酮)材料,具备优良的耐高温性、自润滑性、耐腐蚀性、阻燃性、机械特性、电性能、耐水解性、耐候性...等等。


       由于PEEK具有优良的综合性能,在许多特殊领域可以替代金属、陶瓷等传统材料,使之成为当今最热门的高性能工程塑料之一,目前主要应用于航空航天、汽车工业、电子电气和医疗机械等领域。


       近年,随着材料科学的迅速发展,医用高分子材料逐渐成为应用最广泛、用量最大的材料。聚醚醚酮(PEEK)作为一种新型医用植入材料,凭借其自身的优异特性在众多医用材料中脱颖而出, 越来越多地应用于整形外科、心血管、人工脊椎等多个领域,目前已有应用如下:  



1、PEEK材料医疗植入


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性能优异是最接近骨骼的材料


       生物相容性是衡量一种材料是否适合人体植入的最基本要素,材料必须无细胞毒性、诱变性、致癌性,且不引发过敏。植入级PEEK在国外独立测试机构严格按照ISO10993的要求,进行了完整的生物相容性测试。结果表明,植入级PEEK具有优异的生物相容性,没有任何副作用。 


       著名的沃尔夫定律指出,骨在需要的地方就生长,不需要的地方就吸收,即骨的生长、吸收、重建都与骨的受力状态有关。因为金属的弹性模量要大大超出骨骼,所以当金属被植入人体时承担了大部分的机械负荷,骨承受的负荷减小,形成了应力遮蔽效应,后果就是延迟骨的愈合,长此以往,骨骼变得疏松,甚至退化。相反,PEEK的弹性模量与骨骼非常接近,骨骼所受的应力并不完全由植入体承担,使骨骼更健康。

 


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修补颅骨 避免冬冷夏热尴尬


        研究人员发现,PEEK是目前性能最接近人体骨骼的临床颅骨修补材料,与常用的钛合金相比,PEEK的物理性能接近人体骨骼,质地坚固,不会出现受力凹陷的风险;隔热性好,能避免冬冷夏热。钛合金材料虽然传热性好,但对于患者来说,这却是个缺点。当患者受到外界冷热温差的影响时,颅腔环境出现了变化,会影响舒适感。例如,冬季时患者从温暖的室内来到寒冷的室外,钛制颅骨板优异的导热性会使患者感到疼痛和不适。而PEEK隔热性好,避免了钛合金网片冬冷夏热的尴尬状况。

 

        PEEK摒弃了有机玻璃、骨水泥、钛合金等常规颅骨修补材料排异反应强、塑形效果差、隔热效果差、舒适性差、术后X线透性差等缺陷,避免了温差引起的不适感;利用3D打印技术成型,嵌入后严丝合缝,外形完美,具有良好的组织相容性;力学性能接近人骨。可以预见,这种新型材料将是颅骨修补术的首选材料。



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修复脊椎 减少并发症发生


       近年来,我国腰椎、颈椎疾病发病率逐年升高,且趋于年轻化。我国腰椎病患者已突破2亿人,颈椎的患病人群也有2亿人。如果患者有脊柱退行性病变,医生会建议取出病变的椎间盘,然后植入被称为“椎间融合器”的修复体替代。


       目前,国内常见的椎体间融合器主要为钛合金融合器和PEEK融合器。由于钛合金的弹性模量较高,手术后更容易出现由于应力遮蔽而引起融合的延迟,近年来正逐渐被PEEK融合器取代。PEEK材料制成的椎体间融合器能够兼容X光拍照和核磁共振成像,且弹性模量低,可避免自体移植物的并发症以及同种异体移植物的缺陷。


       改性PEEK性能更强大,利用I型胶原蛋白吸附交联,可以改善PEEK材料表面亲疏水性以及细胞的粘附增殖情况,改性后的材料比未改性材料具有更好的生物相容性和骨融合能力。



种牙配件让患者佩戴更舒适


        PEEK因其优异的化学稳定性和可耐受绝大多数化学试剂腐蚀的性能,越来越多地被应用于口腔医学领域。PEEK材料主要应用于口腔种植牙的配件,例如临时基台、愈合帽、愈合基台等。与常用的金属、氧化锆和氧化铝等材料相比,PEEK无需烧结,更加精确;密度低、质轻,患者佩戴舒适;质地柔和,对咬合起到减震作用。


以上信息来源于:中国化工报


除了医疗植入意外PEEK还广泛应用于医疗器械领域以应用如下:


2、PEEK材料医疗器械



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髓内钉PEEK瞄准杆支架




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远端锁定用PEEK瞄准架



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外固定支架用可透X光PEEK

跟骨连杆(火花面)



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微创PEEK导向尾(瞄准杆)


PEEK具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温、强度高、透X光\良好的生物相容性等特性优点。与钛、钴铬合金等典型的医用材料相比,PEEK提供了许多额外优势:(1)较低的弹性模量(2)可透过X射线(3)优异的消毒性能(4)较好的生物相容性(5)机械性能可调整(6)更大的设计自由度。


PEEK高温3D打印机


小型高温3D打印机实拍图


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工业级大型高温3D打印机

(两种颜色)实拍图


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PEEK 3D打印件实拍图

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一迈PEEK线材实拍图


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高温3D打印设备具有以下特点:

1、高达450℃的金属打印头,自主专利、保证出丝顺畅的高温挤出结构;

2、高达90℃的恒温内腔,保障温度梯度;

3、高达120℃特殊材质的热床底板,确保黏性不翘边;

4、核心部件耐温用料;


除了PEEK耗材外,一迈智能还解决了ABS、PC、PA(改性)等工程材料打印问题,并且以后会测试更多改性耗材、通用工程塑料及特殊工程塑料,结合行业应用,丰富材料多样性。


一迈智能专注于3D打印设备及耗材的研发生产及推动3D打印技术落地行业应用领域,通过整合团队丰富的3D打印行业经验与专业的研发技术为客户提供专业的3D打印设备及耗材。



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