隨著醫學技術的發展，對高性能生物材料的需求日益增長。熱塑性碳纖維增強聚醚醚酮(PEEK)復合材料因其獨特的性能組合，在醫療植入領域展現出巨大的潛力和應用前景。
材料特性與優勢
傳統的植入物，更多的是金屬材料，其中鈦合金更是被視為“完美材料”，具有強度高、耐腐蝕。但其還是有不足，如金屬的硬度遠高于人體骨骼，患者出現骨質流失，容易出現二次骨折的風險。在術后進行CT影像中，金屬材質容易產生偽影，對于醫生進行病情判定產生阻礙。而碳纖維PEEK復材的植入物剛好可以彌補這樣的缺陷，具備以下性能：
1. 生物相容性
PEEK作為一種生物惰性材料，具有優異的生物相容性和化學穩定性，不會引起人體免疫系統的排斥反應。此外，PEEK材料還具有X射線透過性，便于術后跟蹤觀察，這對于需要長期監測患者恢復情況的應用場景尤為重要。
2. 機械性能
碳纖維增強PEEK不僅繼承了PEEK原有的優點，還在強度、模量等方面有了顯著提升。這種復合材料能夠更好地模擬天然骨骼的力學行為，為骨科植入提供了更加理想的解決方案。例如，使用碳纖維/PEEK復合材料制造的人工椎間盤或脊柱融合器，可以提供更接近真實骨骼的支撐力和彈性模量，有助于減少鄰近節段疾病的風險。
3. 耐磨損與耐腐蝕
在體內環境中，PEEK及其復合材料表現出卓越的抗磨損和抗腐蝕性能，能夠在長期植入條件下保持結構穩定，延長植入物使用壽命。
4.影像兼容性
在進行X射線全透時PEEK的線性衰減系數(0.437 cm2/g)與人體軟組織高度接近，在X光下幾乎不可見。這更有利于造影成像，讓醫生更好判定出病情發展情況，從而實現精準把控。
應用案例
1. 椎間融合器
碳纖維/PEEK椎間融合器產品結合了PEEK的良好生物相容性和碳纖維的高強度，適用于脊柱手術中作為替代或修復受損椎間盤的材料。其設計考慮到了人體工程學原理，中央區域模量15GPa(模擬松質骨)，外層25GPa(匹配皮質骨)，確保了植入后患者的舒適度和康復效果。有研究表明該產品應用后，術后5年鄰近節段退變率從金屬材料的28%降至9%。
2. 骨折固定裝置
利用碳纖維/PEEK復合材料制造的骨折固定板和螺釘，摩擦系數接近天然關節，相比傳統金屬制品，重量更輕且更易于調節，減少了對周圍組織的壓力，有利于促進骨折愈合過程中的血液循環，加快康復速度。
隨著科學技術的進步，熱塑性碳纖維/PEEK復合材料正逐漸成為醫療植入領域的首選材料之一。它不僅克服了傳統金屬植入物可能引發的問題，如應力遮擋效應等，還為個性化醫療提供了新的可能性。在國內，威盛新材料科技有限公司也取得了該材料的重要突破，解決碳纖維與PEEK之間的界面浸漬問題，通過創新的表面改性技術，成功增強了兩者間的粘結強度，提高了復合材料的整體性能，實現碳纖維PEEK復合材料的量產。未來，隨著更多研究的深入和技術的發展，這類材料有望在更多的醫療應用場景中發揮重要作用，改善患者的生活質量。
