目前醫用的人造骨關節主要是以鈦鋼合金為主,雖有強度高、剛性強等諸多優點,但其生物相容性不好,會引起患者的不適及骨質疏松現象,而且容易發生磨損和松動造成再次更換,給患者帶來痛苦。因此迫切需要研發新一代有機生物假體材料。PEEK所具有的光滑性和生物相容性是其它聚合物無法相比的,是一種極有潛力的生物假體材料。體外細胞培養和體內定量組織學試驗均表明,PEEK具有良好的生物相容性,在生理鹽水的離子作用下,其力學強度和彈性模量、耐磨性、光滑性等物理性質沒有明顯降低,而且溶脹率也很低。

將PEEK/CF與成骨細胞及成纖維細胞共同培養,未見明顯的細胞毒性作用,發現PEEK能促進成骨細胞的蛋白合成、成骨及乳附性能,防止假體松動。

對30%短纖維增強的PEEK進行蒸氣消毒、熱塑型、鹽水浸泡等處理,證實其有優良的抗液體滲入性能,力學性能無明顯變化,纖維基體連接良好。

用平均直徑8Lm、長度20mm的短CF增強PEEK和CoCr、氧化鋁、氧化鋯等材料并分別模擬髖關節和膝關節進行磨損實驗,研究復合材料作為全髖和全膝假體材料的適應性和局限性。在類似髖關節接觸狀態,不管是對金屬還是對陶瓷材料,PEEK/CF的耐磨性均比UHMWPE好得多,并且瀝青基CF比聚丙烯腈基CF耐磨性好,對偶件為陶瓷材料比金屬材料好。最佳配對是30%瀝青基CF的PEEK/CF復合材料和氧化鋯,其磨損率比UHMWPE降低兩個數量級。但在高應力非均勻接觸狀態下,PEEK/CF的性能不如UHM-WPE,復合材料不適合用作膝關節部件。

根據人體步行時髖關節接觸應力和速度變化函數來模擬試驗條件,研究含30%CF的PEEK/CF復合材料在水潤滑條件下,不銹鋼對偶件的粗糙度、滑動速度、接觸應力等參數對其摩擦性能的影響。發現對偶表面的粗糙度是影響摩擦系數的最重要因素,滑動速度次之,接觸應力很小。

在骨外科整形手術中,長達1a以上斷骨康復過程需要用固定骨折部位的夾骨板。正常人體皮層骨的彈性模量為15~26GPa,遠低于傳統使用的金屬材料,這種彈性模量不匹配造成骨礦物質減少,應力屏蔽效應有時會引起骨再折。人們不斷尋求力學性能接近骨皮質的夾骨板。將CF和PEEK細絲編織成型CF體積含量為53%的PEEK/CF復合材料夾骨板,比傳統的不銹鋼夾骨板更適合骨的固定,未見明顯的異物反應并能促進骨愈合,具有替代不銹鋼夾骨板的潛能。

此外,PEEK/CF復合材料已開始用于制作腰椎融合器(TFC)、髖假體、牙套等[44~46],我國的醫學科研單位也開展了全髖假體和椎間融合等實驗和臨床應用研究

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