在现代的植入式医疗器械中,聚合物总是发挥着一定的作用。但直到1990年代末,由于长期植入物可能在内在低材料体积市场引发诉讼责任,因此许多供应商仍然限制长期植入物的使用。因此,金属仍然是该世纪未的首选材料。
包括椎间融合器在内的许多传统矫形外科植入物在过去是以钛和不锈钢制造的。这些材料极其坚硬,弹性模数分别为100GPa(14,500ksi)和193GPa(28,000ksi)。相比之下,骨头的弹性模数约为18GPa(2,610ksi)。这一刚度差异可造成植入物附近骨骼结构的应力集中。
与此相比,未增强的PEEK的弹性模数为3.7GPa(540ksi),拉伸伸长率为45%。这种材料提供了一种半刚性但仍然坚韧的植入物,能减少附近骨头的应力集中。人们还开发了用短切碳纤维增强的PEEK复合物制成的植入物,其刚度与骨头的相同,使得植入物与骨头有更大的结构连续性。
此外,金属植入物对X射线是不透明的(射线不可透),这一点限制了一些手术必需的术后可见性。PEEK椎间融合器比金属椎间融合器好的主要优点为其固有的对术后评估的X-射线透明度(射线可透性)。
可向PEEK加入射线不可透的填料来提高x-射线可见性。适宜填料的选择与加载根据临床要求、组件尺寸和在体内的位置决定。提高医用聚合物射线不可透性最常用的添加剂为碱式碳酸铋、三氧化二铋、氯化氧铋和硫酸钡。PEEK的熔化温度高,超过了335oC(635oF),这限制了这些射线不可透的填料中的几种。
碱式碳酸铋被局限于熔化加工温度不超过205oF(400oC)的应用,超过该温度它会变得不稳定并由白色变为黄色;三氧化二铋在PEEK的加工温度会由白色变成棕色。氯化氧铋可以在较高的温度下加工,但它会降低熔化的PEEK流动,对零件的模制或挤出成型有不利影响。
硫酸钡是射线不可透PEEK配方中最常见的添加剂。它在这种聚合物中分散良好,并且能耐受加工温度而不发生颜色改变。硫酸钡也是生物相容性的,已经被用在微创器械(<30天)和骨水泥等长期植入物(>30天)中。
随着PEEK继续扩展应用领域到新的临时性和长期植入式器械,设计来提高其关键性质的定制配方的可得性将会增加。提高该聚合物的混合与组件加工温度将是考虑适合添加剂的最前沿。
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