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图1 碳纤增强聚醚醚酮的设计与开发
20世纪90年代末，聚醚醚酮(Polyether-ether-ketone,PEEK)被美国食品药品监督管理局(FDA)批准为可植入材料[1]。此后，被广泛应用于骨科、创伤、脊柱和牙科等领域,但聚醚醚酮力学性能不能完全满足实际应用的需要，不能为骨骼的生长提供一个稳定的环境。
碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的高强度、低弹性模量(与骨接近)的优点让其脱颖而出，且碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CF-PEEK)的细胞毒性小，是一种无毒、无刺激性、不含致热原物质、有着良好生物相容性与组织相容性的生物材料，符合医学植入材料的细胞毒性要求[2]。
图2 Invibio公司连续碳纤维增强聚醚醚酮骨折固定板
Yong-Gon Koh报道了一种铰链假体[4]用于全膝关节置换术，初始设计为固定的铰链，无旋转运动，由于高度限制的生物力学，导致较高的早期松动、骨溶解和过度磨损发生率。为了避免骨种植体界面的扭转应力，在第二代设计中，引入了弯曲和旋转模型(如下图3)。首次将CF-PEEK法兰、弯曲轴衬套以及旋转套管用于全膝关节置换术(TKA)中的胫骨插入材料。体外生物摩擦学研究表明，该植入物可减少磨损。
图3 全膝关节置换术中碳纤增强聚醚醚酮(CFR-PEEK)应用场景
聚醚醚酮作为一种重要的骨科植入材料，已经被广泛用于脊柱、关节等方面，并有望用于创伤和组织工程支架等领域。随着材料科学与技术的不断创新，聚醚醚酮及其复合材料的性能也在不断改进，应用前景不可估量。
参考文献&素材来源
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原文始发于微信公众号（organosheet）：【应用·科普】碳纤增强PEEK复合材料在骨移植中的应用
