使用石墨烯氧化物加强接口的CFR-PEEK复合材料的机械性能和骨质生成,用于植入物应用
Wen Qin1, Tong Xing2, Bin Tang3
1College of Biomedical Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan, 030024, China.
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials
|November 10, 2023
概括
石墨氧化物增强了用于骨科植入物的碳纤维增强PEEK复合材料. 这提高了机械强度,促进了骨细胞的生长,为牙科和骨科应用提供了有前途的解决方案.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物材料工程 生物材料工程
- 整形外科和牙科植入物.
背景情况:
- 骨科和牙科植入物需要高的机械性能和生物活性表面.
- 碳纤维增强聚乙基 (CFR-PEEK) 是一个潜在的候选物,但接口增强至关重要.
- 提高CFR-PEEK复合材料的接口可以提高它们适用于生物医学应用的适用性.
研究的目的:
- 为了加强使用石墨氧化物 (GO) 的CFR-PEEK复合材料的接口.
- 为了提高CFR-PEEK的机械性能和生物活性,用于骨科/牙科应用.
- 评估改性复合材料的骨质生成潜力.
主要方法:
- 在水溶液中将氨基化GO植入氧化碳纤维 (CF) 上.
- 通过注射成型使用修改后的CF来准备CFR-PEEK植入物.
- 进行机械测试 (柔性,压力,硬度,模量) 和耐磨性测试.
- 进行体外细胞评估 (细胞毒性,细胞粘附,增殖) 和体内骨质遗传评估.
主要成果:
- 在CFR-PEEK矩阵中,添加GO显著改善了CF分散性.
- 屈曲强度增加了51%,压力强度增加了46%,硬度增加了30%.
- 模量值符合人骨弹性模量范围,表明良好的机械兼容性.
- 增强细胞粘附,增殖,并显著加速骨髓介质干细胞 (BMSCs) 的骨质分化.
结论:
- 将CFR-PEEK与GO的接口增强产生了优越的机械性能和生物活性.
- 经过修改的复合材料在骨科和牙科植入物应用中显示出极好的潜力.
- GO作为一种关键的添加剂,促进骨质整合和双重功能,以提高植入物性能.
