碳纤维增强聚合物(CFRPs)在医疗领域的应用越来越广泛,已经超越了航空航天和汽车工业。CFRP基材料具有高强度、高重量比、轻量化、高射线透射性等优点,正逐渐取代传统的金属基医用植入物。许多类型的聚合物基体可以通过各种制造方法与碳纤维结合,形成具有独特性能的复合材料。因此,在生物医学应用之前,材料性能、生物相容性和安全性的综合评价是至关重要的。
于此,休斯顿卫理公会研究所Alessandro Grattoni等人系统地评估了一系列新型的CFRP,旨在分析其生物相容性,为将来开发成医用植入物或植入性药物递送系统奠定基础。
本文要点
1)这些CFRP可以通过碳纤维薄板模塑料或基于熔融沉积建模的增材制造来生产。与传统方法不同,这两种制造工艺均能以节省时间和成本的方式提供高生产率。重要的是,鉴于个性化医疗设备,它们提供了快速的原型制作和定制。
2)于此,研究人员研究了20种CFRP(包括2种表面修饰)的物理化学和表面性质、材料致突变性或细胞毒性,以及分别对小鼠和家兔的急性和亚慢性毒性。他们证明,尽管随着时间的流逝,体外理化和表面发生了适度的变化,但大多数CFRP都是非诱变和无细胞毒性的,并且在小动物模型中具有生物相容性。未来的工作将需要在整形外科领域进行广泛的材料评估,例如评估骨整合的潜力,以及在较大动物模型猪中进行的慢性毒性研究。
参考文献:
Corrine Ying Xuan Chua, et al., Carbon fiber reinforced polymers for implantable medical devices. Biomaterials 2021.
https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.120719