Thép không gỉ, Titan và hợp Kim của họ truyền thống cấy ghép vật liệu Kim loại vì có cường độ cơ học cao, tương thích sinh học tốt và khả năng chịu đựng mệt mỏi và hiệu suất cao, có một loạt các ứng dụng trong lĩnh vực sửa chữa và thay thế các mô cứng. Nhưng môđun đàn hồi của những vật liệu cấy ghép Kim loại truyền thống này cao hơn nhiều so với mô xương, khó khăn để hình thành một gradient cường độ, bệnh nhân chịu đựng một lực ngoại cảm đặc biệt sẽ làm tổn thương các cơ quan bình thường xung quanh, cuối cùng gây ra một thất bại trong việc cấy ghép, mà được gọi là hiệu ứng "lớp bảo vệ căng thẳng".

Bệnh nhân đầu tiên được cấy ghép hông bằng hợp Kim titanium đã được 10 năm

Ngoài ra, việc cấy ghép Kim loại có thể giải phóng các ion Kim loại độc hại, gây ra sự hòa tan xương hoặc hình thành các biến thể; Và cấy ghép Kim loại không tương thích với các kỹ thuật chụp cộng hưởng từ, máy quét cắt lớp phổ biến, không thuận lợi cho việc giám sát sự phát triển và chữa lành xương.

Đặc biệt kỹ thuật thermoplastic PEEK chất hóa học đặc trưng cho đặc điểm cơ khí tốt, tương thích sinh học tốt, khả năng kháng hóa học, dễ chế biến và trùng trùng và các đặc điểm tuyệt vời khác. Từ những năm 1980, được các nhà nghiên cứu vật chất và khoa học xương chú ý ngày càng nhiều, có khả năng thay thế các vật liệu Kim loại trong lĩnh vực sửa chữa và thay thế các mô cứng. Khi các ứng dụng in 3D tiến sâu hơn, PEEK nhận được nhiều sự chú ý hơn.

Hộp sọ PEEK và cấy ghép giữa đốt sống

  • Lợi thế của PEEK thay thế Kim loại cấy ghép

PEEK có hai lợi thế đặc biệt so với Kim loại cấy ghép

Thứ nhất, mô-đun đàn hồi của PEEK gần với mô-đun đàn hồi của xương vỏ não, đặc biệt là mô-đun đàn hồi của PEEK được tăng cường bằng sợi cacbon phù hợp hơn với mô-đun đàn hồi của xương vỏ não. Mô-đun đàn hồi gần hoặc khớp này làm giảm hoặc loại bỏ hiệu ứng lớp bảo vệ căng thẳng, giúp cho sự hợp nhất xương giữa mô cấy ghép và mô xương, đảm bảo sự ổn định lâu dài của cấy ghép PEEK.

PEEK bán cứng

Thứ hai, PEEK có thể nhìn qua tia X, chụp cắt lớp hoặc MRI mà không tạo ra hình ảnh giả, và do đó sẽ dễ dàng theo dõi quá trình phát triển và chữa lành xương. Ngoài ra, PEEK cũng có tính tương thích sinh học tốt, bền vững, mệt mỏi, chống ăn mòn, dễ chế biến, và PEEK nhẹ hơn so với Kim loại. Những lợi ích trên đã giúp PEEK được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như chấn thương, xương sống và khớp.

PEEK, dùng để cấy ghép răng, nhẹ hơn titanium, thoải mái hơn và không có mùi Kim loại, đã được FDA xác nhận

So với thép không gỉ, hợp Kim Titan và cấy ghép polyethylene với khối lượng phân tử cao, PEEK và hợp chất của nó có khả năng chống wear tốt, có thể là một hiệu quả để tránh các vấn đề như viêm xung quanh cấy ghép và phân hủy xương do các hạt mòn gây ra. Vì vậy, polyether ketone được xem là một trong những ứng dụng cho các loại cây trồng xương sống thay thế cho các loại cây trồng truyền thống.

Thay thế xương đòn bằng vật liệu in 3D PEEK

Đến nay, có hàng chục trường hợp lâm sàng của máy in 3D PEEK nhân tạo. Nhưng điều đó không có nghĩa là PEEK không có vấn đề.

  • Lợi thế của PEEK trong việc cấy ghép xương
  1. PEEK có năng lượng bề mặt thấp bởi vì bề mặt tương đối chống thấm, và do đó hạn chế sự dính dính của tế bào. Sự trơ trơ sinh học này của PEEK làm cho khả năng kết hợp xương giữa cấy ghép PEEK và mô xương chủ yếu kém, thường gặp nhiều biến chứng về mặt y học, chẳng hạn như việc cấy ghép di chuyển, lồng hoặc các khớp giả, đã dẫn đến những kết quả không thỏa đáng trong quá trình nghiên cứu ngoài cơ thể và lâm sàng.
  2. Bề mặt lý tưởng của PEEK sẽ làm cho các tế bào dính lại, phát triển, phân hóa tế bào tạo xương, thúc đẩy việc hóa hóa bề mặt của PEEK cấy ghép và tạo ra một lượng lớn các xương hợp nhất.
  3. Để xây dựng bề mặt lý tưởng PEEK, Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách. PEEK porumination và các phương pháp khác để sản xuất một loạt PEEK và hợp chất của nó, mục đích cuối cùng là để cấy ghép vật liệu này không chỉ có khả năng duy trì chức năng sinh sản mạch máu mới và truyền dinh dưỡng, nhưng cũng có đủ sức mạnh cơ học và khả năng chống mặc, tuy nhiên để duy trì sự cân bằng của các chỉ số vẫn là khó khăn trong nghiên cứu hiện nay.
  4. Vào tháng 9 năm 2017, vật liệu micro pore hydrophilia PEEK, phát triển bởi DiFusion, một công ty polymer y học, được các bác sĩ phẫu thuật thẩm mỹ đánh giá là một trong 10 vật liệu cột sống năm 2018. Vật liệu này được công nhận bởi vì nó hỗ trợ sự phát triển của cấy ghép chỉnh hình trong khi vẫn giữ được các đặc điểm cơ học và khả năng chụp ảnh của PEEK truyền thống. Vật liệu này có thể được sử dụng trong khâu đúc, in 3D, hoặc chế biến bằng máy móc, và hiện đang được mở rộng để đưa vào thị trường vào năm 2019.
  5. Không thể phủ nhận rằng PEEK có tiềm năng ứng dụng tuyệt vời, nhưng cũng rất nổi bật đối với những vấn đề tồn tại, và đột phá vật liệu sẽ là chìa khóa để đạt được các ứng dụng an toàn.

Trong thực tế, không một sản phẩm nào có thể là hoàn hảo, ngay cả khi có quá nhiều thiếu sót trong các vật liệu cấy ghép Kim loại, bệnh nhân đầu tiên được cấy ghép hông bằng hợp Kim titanium đã khỏe mạnh hơn 10 năm. Mục đích của bài viết là để thu thập thêm kiến thức cho các chuyên gia, cho bệnh nhân bình thường không cần phải chú ý quá nhiều đến lợi thế và thiếu thốn của các tài liệu, bác sĩ sẽ đưa ra quyết định tốt nhất.