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项目9:高性能聚醚醚酮(PEEK)植入材料及器件

 

 

项目类别:医用植入材料(医疗器械)

项目特点:体内植入;体内不可吸收;生物安全性;骨融合

进展情况:较成熟,接近临床应用

 

  聚醚醚酮(PEEK)是一种性能优异的高性能工程塑料,被工程界称为“21世纪最有前途的材料”。国外于1999年首度应用于临床,超过200万件产品已被植入人体,目前医用级PEEK全球需求量200吨/年以上。PEEK具有  、耐热性、耐磨性、阻燃性、、生物相容性等优异综合性能,在医疗上的主要优势有:(1)强度高,机械强度和弹性模量接近人骨,可避免应力遮挡效应;(2)耐磨性;(3)耐疲劳性;(4)自润滑出众;(5)耐水解性,生物稳定性高,具有生物相容性;(6)耐高温,可在134°C下经受3000次循环高压灭菌,这一特性能满足灭菌要求高、需反覆使用的手术和牙科设备的制造,加上它的抗蠕变和耐水解性,用它可制造需高温蒸汽消毒的各种医疗器械。同时,PEEK的导热系数与钛材料相比更接近人骨;影像性可控-X光下显影程度;耐腐蚀;比重小。而在加工方法上比金属和陶瓷材料更有优势,可以利用现有成型技术加工成型。然而,PEEK的体内稳定性和表面惰性与钛金属类似,存在缺乏细胞亲和性和骨结合性的明显缺陷,易引起植入体的松动、移位、滑脱等问题。课题组通过混入n-HA制备n-HA/PEEK复合材料或在器件表面进行物理、化学和生物方法的修饰改性以解决这一难题,提高细胞亲和性和骨结合力,使其广泛适用于脊柱、关节、额面外科、脑外、牙科等植入体。同时,开发通用型材及可3D打印的线材和粉料,开展个体化植入器械的研制和医学应用研究。

  正在开发的PEEK植入器械,包括:

  (1)PEEK钉和固定板;

  (2)PEEK脊柱融合器;

  (3)PEEK人工椎间盘;

  (4)PEEK人工关节;

  (5)PEEK颅骨板;

  (6)PEEK假肢及骨融合节段;

  (7)牙科种植体。

 

相关专利和文章:

1.Immobilization via polydopamine of dual growth factors on polyetheretherketone: improvement of cell adhesion, proliferation and osteo-differentiation. Journal of Materials Science, 2018, accepted.Teng Wan, Linlong Lib, Min Guo, Zixue Jiao, Zongliang Wang, Yoshihiro Ito, Peibiao Zhang*, Qinyi Li.

2.Micro-porous polyetheretherketone implants decorated with BMP-2 via phosphorylated gelatin coating for enhancing cell adhesion and osteogenic differentiation.Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2018,169:233-241. Jiuping Wu, Linlong Li, Chuan Fu, Fan Yang, Zixue Jiao, Xincui Shi, Yoshihiro Ito,Zongliang Wang, Qinyi Liu, Peibiao Zhang*.