【科普】医用材料新宠儿——碳纤维复合材料

　　高科技碳纤维复合材料在诊疗、保健及相关领域的应用越来越广泛，随着医疗市场需求的逐步增大，有关碳纤维医用材料也在应用途径和形式上不断拓展和创新。下面就根据几例不同种类的碳纤维复合材料在医疗领域的应用案例，介绍一下现阶段碳纤维医用材料的发展情况。

 

用于人工骨和人工关节的碳纤维

 

　　Invibio公司是医疗器械的知名供应商，它所开发的短切碳纤维增强聚醚醚酮（PEEK），具有优良的力学强度和抗拉蠕变性，可承载骨头、血液及人体组织所需的负荷，与人体的相容性良好。这种人工骨的抗弯曲强度较其他生物材料制成的人工骨，更接近于真实的人骨，这对矫形医学意义重大。用它制成的人工关节在活动连接处的耐磨性也比超高相对分子质量聚乙烯及金属制品要高。

 

用于骨外科医疗器械的碳纤维

 

　　英国Invibio公司采用的是短切碳纤维增强聚醚醚酮PEEK复合材料用于人工骨和关节，国内无锡智上新材料科技有限公司则采用连续碳纤维增强聚醚醚酮PEEK复合材料用于制作各种类型的骨外科医疗器械，包括瞄准杆、瞄准杆支架、外固定支架、跟骨连杆、横向支架主体、外固定支架等等。使用连续碳纤维增强的PEEK复合材料支架比金属支架重量更轻，强度更高，关键是碳纤维材料的透X光性能好，有助于中后期的诊疗检查和判断。另外。这种材料也适应于高频次的高温消毒，良好的尺寸稳定性和耐磨性，有助于医护人员提高操作准确度，提升治疗效果。

 

用于骨骼修复材料的碳纤维

 

　　上海杰事杰新材料股份有限公司开发了骨骼修复用连续碳纤维或其毡增强塑料，树脂基体采用聚甲基丙烯酸甲酯，碳纤维的质量分数为20%-60%。由于该材料质轻、对核磁共振成像检查无干扰等特点，同时经生物毒理性试验证明符合标准，还具有很好的生物相容性，长期植入生物体内对生物体组织、血液和脑脊液等无不良反应，无排异反应，因此适用作骨折处固定用材料或骨折内固定或骨骼修补材料。

 

　　这类是目前国内应用多和广泛的碳纤维医用案例，较有代表性的有X光、CT和B超检查床面板、诊断床用头托、高清DR平板探测仪用面板等等。2015年，日本医疗器械设计制造展览会上，帝人集团展示了旗下碳纤维复合材料在医疗领域的应用产品——脑外科手术应用的碳纤维支架。事实上，国内的这类产品技术已经相当成熟，例如，无锡威盛新材早在几年前就开始为牙科诊疗提供轻量化碳纤维头托，碳纤维泡沫夹芯床面板、乳腺X光检查碳纤维面板等医疗器械产品也早已进入批量化生产阶段。

 

结 束 语

 

　　总之，热固性碳纤维复合材料应用技术在医疗领域的差距并不大，国内医用碳纤维技术与国外先进水平的差距主要体现在热塑性高性能碳纤维复合材料的应用方面，特别是连续碳纤维增强的热塑性复合材料，目前这一方面的医疗创新应用尚处于萌芽状态。