作為醫(yī)用材料的碳纖維復(fù)材的應(yīng)用情況
高科技碳纖維復(fù)合材料在診療、保健及相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,隨著醫(yī)療市場(chǎng)需求的逐步增大,有關(guān)碳纖維醫(yī)用材料也在應(yīng)用途徑和形式上不斷拓展和創(chuàng)新。下面這幾種碳纖維復(fù)合材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用案例,能在一定程度上代表現(xiàn)階段碳纖維醫(yī)用材料的發(fā)展情況。
用于人工骨和人工關(guān)節(jié)的碳纖維
Invibio公司是醫(yī)療器械的知名供應(yīng)商,它所開發(fā)的短切碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮(PEEK),具有優(yōu)良的力學(xué)強(qiáng)度和抗拉蠕變性,可承載骨頭、血液及人體組織所需的負(fù)荷,與人體的相容性良好。這種人工骨的抗彎曲強(qiáng)度較其他生物材料制成的人工骨,更接近于真實(shí)的人骨,這對(duì)矯形醫(yī)學(xué)意義重大。用它制成的人工關(guān)節(jié)在活動(dòng)連接處的耐磨性也比超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯及金屬制品要高。
用于骨外科醫(yī)療器械的碳纖維
上述英國Invibio公司采用的是短切碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮PEEK復(fù)合材料用于人工骨和關(guān)節(jié),國內(nèi)的碳纖維制品商無錫智上新材料科技有限公司則采用連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮PEEK復(fù)合材料用于制作各種類型的骨外科醫(yī)療器械,包括瞄準(zhǔn)桿、瞄準(zhǔn)桿支架、外固定支架、跟骨連桿、橫向支架主體、外固定支架等等。使用連續(xù)碳纖維增強(qiáng)的PEEK復(fù)合材料支架比金屬支架重量更輕,強(qiáng)度更高,關(guān)鍵是碳纖維材料的透X光性能好,有助于中后期的診療檢查和判斷。另外。這種材料也適應(yīng)于高頻次的高溫消毒,良好的尺寸穩(wěn)定性和耐磨性,有助于醫(yī)護(hù)人員提高操作準(zhǔn)確度,提升治療效果。
用于骨骼修復(fù)材料的碳纖維
上海杰事杰新材料股份有限公司開發(fā)了骨骼修復(fù)用連續(xù)碳纖維或其氈增強(qiáng)塑料,樹脂基體采用聚甲基丙烯酸甲酯,碳纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%-60%。由于該材料質(zhì)輕、對(duì)核磁共振成像檢查無干擾等特點(diǎn),同時(shí)經(jīng)生物毒理性試驗(yàn)證明符合國家標(biāo)準(zhǔn),還具有很好的生物相容性,長期植入生物體內(nèi)對(duì)生物體組織、血液和腦脊液等無不良反應(yīng),無排異反應(yīng),因此適用作骨折處固定用材料或骨折內(nèi)固定或骨骼修補(bǔ)材料。
用于X光檢查設(shè)備的碳纖維
這類是目前國內(nèi)應(yīng)用最多和最廣泛的碳纖維醫(yī)用案例,較有代表性的有X光、CT和B超檢查床面板、診斷床用頭托、高清DR平板探測(cè)儀用面板等等。2015年,日本醫(yī)療器械設(shè)計(jì)制造展覽會(huì)上,帝人集團(tuán)展示了旗下碳纖維復(fù)合材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)品——腦外科手術(shù)應(yīng)用的碳纖維支架。事實(shí)上,國內(nèi)的這類產(chǎn)品技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,例如,無錫威盛新材早在幾年前就開始為牙科診療提供輕量化碳纖維頭托,碳纖維泡沫夾芯床面板、乳腺X光檢查碳纖維面板等醫(yī)療器械產(chǎn)品也早已進(jìn)入批量化生產(chǎn)階段。
總之,熱固性碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的差距并不大,國內(nèi)醫(yī)用碳纖維技術(shù)與國外先進(jìn)水平的差距主要體現(xiàn)在熱塑性高性能碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用方面,特別是連續(xù)碳纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料,目前僅有無錫智上新材等少數(shù)幾家廠商掌握相關(guān)的核心制造技術(shù),可以說,這一方面的醫(yī)療創(chuàng)新應(yīng)用尚處于萌芽狀態(tài)。
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