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PEEK在骨植入材料的应用

由于人口老龄化加剧和事故造成的骨缺失与骨缺损增多，生物医用领域对骨植入体的需求日益迫切。常用的金属骨植入材料在应用过程中仍然存在着一些无法解决的的问题。科学家又相继研发了了许多新的骨植入材料，其中聚醚醚酮（PEEK）因其优良的结构和性能特点而备受关注。聚醚醚酮

聚醚醚酮分子式结构特点：刚性主链：苯环和醚键（-O-）、酮键（-C=O）交替排列，赋予高分子链刚性和稳定性。

聚醚醚酮制备方法PEEK在骨植入材料中所具备的优势优异的力学性能与金属材料相比，PEEK材料的弹性模量与人体骨组织更接近；与生物陶瓷相比，PEEK 种植体韧性更好，加工性能优异，可以起到减震作用，有效避免骨折的发生，弥补了生物陶瓷材料容易脆断的不足。良好的化学稳定性和耐磨损性能化学性质稳定，在室温下只溶于浓，在使用过程中不会释放有害金属离子；具有优异的自润滑性和耐磨性能，使用时由于磨损产生的磨粒碎屑较少，能够极大的减少植入体周围炎症的发生。耐辐射和X射线可透性具有优异的 X 射线透光性，可使患者在进行 X 射线和 CT 检查时不会产生伪影；良好的耐辐射性，可以抵抗 γ 射线和电子束的辐射，可以进行辐射性灭菌处理。PEEK具有出色的生物相容性，无细胞毒性、诱变性、致癌性，且一般不引发过敏。纯PEEK材料存在的缺陷：表面疏水性及生物惰性均导致表面能降低，与人体骨组织和软组织间的结合能力较差，初期稳定性不足，难以形成良好的骨结合，从而导致植入初期稳定性不佳及周围炎症的发生。PEEK材料的改性方法：1.表面改性几种现有的表面改性方法及优势对比如下：

2.生物活性复合材料通过熔融共混法或3D打印技术在PEEK中添加生物活性填料，可以显著提高PEEK材料的生物活性及生物相容性，并使力学性能保持在可控范围内。例如：Ge等采用压制烧结工艺制备了具有亚微观表面结构的五氧化二铌和PEEK的复合材料，实验表明，材料具有良好的细胞相容性且能促进细胞反应。

改性后的聚醚醚酮性能更为优异，已经在临床治疗中广泛应用，如椎间融合器、人造骨关节、创伤植入物等。

目前，在临床应用中，PEEK材料仍然存在着许多问题：01生物惰性PEEK缺乏生物活性，骨整合能力不足，依赖表面改性（如HA涂层、磺化处理），但改性后材料的长期稳定性待验证。  02力学性能匹配问题纯PEEK弹性模量（3GPa）接近皮质骨，但低于松质骨（0.1-0.5GPa）；碳纤维增强后模量升高（18GPa），但可能引发应力遮挡。03加工与成本问题PEEK加工难度高，3D打印易变形，需要精密温控设备，生产成本高，限制了临床普及。  04长期临床数据不足相比金属植入物，PEEK临床应用历史较短，长期（10年以上）疗效与安全性数据有限。  未来，PEEK材料的发展趋势：1. 多功能化与智能响应：开发pH响应性涂层（如ZIF-8负载抗菌肽KR12和成骨肽OGP），在感染微环境中增强抗菌及骨整合能力。  2. 复合材料优化：碳纤维增强PEEK（CFR-PEEK）提升力学性能，结合生物陶瓷（如羟基磷灰石、氮化硅）增强骨传导性。  3. 3D打印个性化定制：通过多材料控性熔融沉积技术，实现力学性能分区调控，匹配患者解剖结构。  4. 表面改性创新：采用金属多酚网络（MPN）等涂层技术，结合微/纳米多孔结构，促进细胞黏附与骨再生。  5. 生物活性与免疫调控：通过仿生微环境设计（如光热响应材料）调节巨噬细胞极化，优化骨整合与抗炎效果。