高力學(xué)性能形狀記憶聚氨酯及智能骨科器械
本聚氨酯(SMPU)材料相較于傳統(tǒng)高分子材料(PLA、PCL、PE、PP等)具有高力學(xué)性能、可記憶、可降解、低溫加工、X射線可透性等特性。應(yīng)用領(lǐng)域包括:醫(yī)用和非醫(yī)用。醫(yī)用領(lǐng)域可用于骨修復(fù)材料,包括:可吸收骨釘、骨棒;脊柱:融合器;填充材料、修復(fù)再生材料,覆蓋50%以上骨修復(fù)材料應(yīng)用場(chǎng)景。非醫(yī)用可用于膜材(包裝)、模擬手術(shù)假體、建筑材料、石膏板假體等。材料性能優(yōu)勢(shì)如下:
1.力學(xué)性能突出
室溫下,模量可達(dá)約3500MPa,拉伸強(qiáng)度約40~58MPa,拉伸斷裂伸長(zhǎng)率約32%。在人體內(nèi)部生理?xiàng)l件下仍具有580~1200MPa的模量和25~35MPa的拉伸強(qiáng)度,拉伸斷裂伸長(zhǎng)率超過200%。
2.形狀記憶
賦形和回復(fù)溫度不超過50°C,利于實(shí)際應(yīng)用。形狀固定率大于97%,形狀回復(fù)率大于86%。高形狀回復(fù)應(yīng)力:根據(jù)硬段的分子結(jié)構(gòu)和硬段含量的不同,形狀回復(fù)力在0.1~15.0MPa之間可調(diào),且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),可達(dá)280小時(shí)以上。
3.能夠完全填充
材料在形狀回復(fù)過程中還能“自適配”不規(guī)則的復(fù)雜形狀,使智能人工骨能夠自動(dòng)填充不規(guī)則的骨缺損區(qū)域,解決骨缺損修復(fù)過程中骨不連的問題。
4.微創(chuàng)植入
與傳統(tǒng)的人工骨或其他骨科植入物以開放手術(shù)植入人體的實(shí)施手段不同,SMP制造的智能人工骨或其他智能骨科植入物(如椎間融合器、骨螺釘、夾骨板等)可以通過微創(chuàng)手術(shù)植入人體,然后在體內(nèi)擴(kuò)充。這種方法利用SMP及微創(chuàng)手術(shù)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),可以很大程度上減輕病人的痛苦并取得理想的醫(yī)療效果。
5.降解速率可調(diào)
通過調(diào)節(jié)硬段的分子結(jié)構(gòu)和含量,可獲得降解速率不同的線性SMPUs。
6.低溫加工性能優(yōu)異
擠出和注塑加工溫度在110~130°C之間,遠(yuǎn)低于目前已經(jīng)商品化的可降解醫(yī)用高分子材料聚乳酸、聚乙二醇和聚乙醇酸的加工溫度,加工難度和加工成本更低。
重慶大學(xué)
2021-05-09