醫(yī)療行業(yè)一直在成長(zhǎng)和創(chuàng)新，而新技術(shù)又需要最好的材料，碳纖維就是其中之一。碳纖維在醫(yī)療領(lǐng)域的使用徹底改變了醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造方式，為患者帶來(lái)了更高效、更有效的治療。碳纖維作為一種新型復(fù)合材料，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　

　　碳纖維用于制作人工器官

　　

　　碳纖維復(fù)合材料（CFRP）具有優(yōu)良的機(jī)械性能，但在高溫環(huán)境下強(qiáng)度有所下降，而CFRP的熱穩(wěn)定性較好。CFRP由于具有很高的比模量和良好的抗疲勞性能，因此在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。

　　

　　例如，人工心 臟瓣膜和人工血管等都是應(yīng)用 CFRP制作而成。對(duì)于心 臟瓣膜來(lái)說(shuō)，CFRP制成的瓣膜可以在承受一定的壓力下保護(hù)心 臟不受損傷，從而使其能夠長(zhǎng)時(shí)間工作。

　　

　　而對(duì)于人工血管來(lái)說(shuō)，CFRP制成的人工血管可以很好地支撐人體組織并達(dá)到良好的血液循環(huán)。此外，碳纖維復(fù)合材料還可以作為生物支架材料、器官支撐材料及人造器官制作材料等。

　　

　　隨著研究人員對(duì)碳纖維復(fù)合材料性能研究的不斷深入，碳纖維復(fù)合材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。

　　

　　碳纖維用于制作成像設(shè)備和手術(shù)器械

　　

　　碳纖維可用于制造成像設(shè)備，如MRI核磁共振成像儀、CT掃描儀和X光機(jī)。這些機(jī)器需要能夠處理強(qiáng)大磁場(chǎng)和輻射的特定部件。碳纖維既堅(jiān)固又輕便，這使得這些放射物更容易轉(zhuǎn)移。

　　

　　碳纖維復(fù)合材料制成的醫(yī)療平板X(qián)射線穿透率高達(dá)98%，不僅能夠減少X射線的放射量，還能夠獲得更好的成像效果。

　　

　　碳纖維也被用于制造手術(shù)器械，如鉗子、牽開(kāi)器和剪刀。這些儀器還需要一種輕便可靠的材料，但也需要一種無(wú)菌且不與體液反應(yīng)的材料。碳纖維是外科器械的絕佳選擇，因?yàn)樗梢院苋菀椎叵荆桓g，并且耐高溫。

　　

　　碳纖維可用作人造血管

　　

　　人造血管是用于為患者提供血液供應(yīng)的一種材料，在人造血管領(lǐng)域，碳纖維已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展，并在最近幾年中展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用前景。美國(guó)哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院和華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種由碳纖維和天然膠原蛋白組成的人造血管。

　　

　　研究人員先將天然膠原制成微絲，然后將這些微絲經(jīng)過(guò)特殊處理后制成人造血管。在這種人造血管中，可以觀察到膠原纖維和微絲的形成，并且可以觀察到膠原纖維的排列以及膠原纖維之間的連接。這一人造血管能夠很好地模擬天然血管的特性，具有較高的生物相容性，并且能夠有效地促進(jìn)細(xì)胞之間的粘附、生長(zhǎng)以及組織再生。

　　

　　這種人造血管有望用于臨床醫(yī)學(xué)治療中，以解決患者因血管狹窄或阻塞而導(dǎo)致的血液供應(yīng)問(wèn)題。

　　

　　碳纖維是制作心 臟支架的材料

　　

　　心 臟支架是一種植入在心 臟表面的特殊醫(yī)療器械，用于擴(kuò)張或支撐被堵塞的血管。目前，主要由生物可降解材料制成，包括聚乙二醇（PEG）、聚乳酸（PLA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚苯乙烯-二乙烯基苯（PP-B）等。

　　

　　其中，PP-B是一種含有親水性基團(tuán)的碳纖維復(fù)合材料，具有良好的生物相容性和低毒性。碳纖維支架具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐疲勞、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。因此，碳纖維支架被廣泛應(yīng)用于心血管疾病的治療中。此外，碳纖維還可以用作制備心 臟支架的材料，如利用碳纖維的高彈性模量和良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn)制備的血管支架。

　　

　　碳纖維骨骼植入物

　　

　　手術(shù)后，醫(yī)生可能需要用螺釘或螺栓將骨頭固定到位。這些金屬片很重，可能會(huì)導(dǎo)致以后的并發(fā)癥。碳纖維可以作為其中一些材料的替代品?；蛟S有一天，骨螺釘、脊椎骨籠和椎間盤(pán)都可能有碳纖維替代物。因此，由于上述原因，這些復(fù)合材料是人體植入中耐磨作用的理想候選者。

　　

　　碳纖維用于制造人工牙齒

　　

　　碳纖維在人工牙齒領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括：

　　

　　1、在制造人工牙齒的過(guò)程中，將碳纖維用于制造牙根，然后再用鈦金屬來(lái)制造牙冠，最后將兩部分結(jié)合起來(lái)就制成了一副人工牙齒。

　　

　　2、將碳纖維用于制作牙齒，可以大大減少牙齒所需要的金屬量。采用碳纖維材料制作的人工牙齒不僅比其他材料制作的人工牙齒更加美觀，而且還可以有效減少對(duì)人體的傷害。

　　

　　3、由于碳纖維具有較好的耐磨性和抗蠕變性能，因此在制作人工牙齒時(shí)，可以采用碳纖維來(lái)替代金屬，以減少對(duì)人體的危害。這不僅可以有效減少對(duì)人體的危害，還可以提高人工牙齒的使用壽命。

　　

　　碳纖維可作為一種藥物載體

　　

　　碳纖維是一種強(qiáng)度高、重量輕、可吸收大分子化合物的生物材料。將其與藥物載體材料復(fù)合制成藥物載體，可以有效提高藥物的溶解度和吸收率，減少或消除給藥過(guò)程中的不良反應(yīng)。利用碳纖維作為藥物載體，不僅可以提高藥物的溶解度；降低藥物的毒副作用；還能增加藥物在生物體內(nèi)的滯留時(shí)間 ，從而提高了治療效果由于碳纖維具有良好的生物相容性和可降解性，因此在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用前景。另外，碳纖維還可以用于制造植入式電子設(shè)備，如骨植入式電子設(shè)備和植入式心 臟起搏器。

　　

　　碳纖維用于制造擔(dān)架和輪椅

　　

　　醫(yī)用救護(hù)擔(dān)架通常采用折疊式的設(shè)計(jì)，主要是為了方便攜帶和救援，要求擔(dān)架自重輕且具有較好的承載能力。由碳纖維管制成的擔(dān)架桿，將其分段拆分后，便于醫(yī)護(hù)人員隨身攜帶。經(jīng)過(guò)測(cè)試得知，一個(gè)自重不到3kg的碳纖維擔(dān)架，能夠承受斤200kg患者的重量。

　　

　　輪椅必須經(jīng)久耐用。要做到這一點(diǎn)，唯一方法是用鋼或鈦制造它們——它們很堅(jiān)硬，但很重。纖維具有與鋼相同的強(qiáng)度，但要輕得多。因?yàn)樘祭w維輕質(zhì)高強(qiáng)特性，這使得碳纖維輪椅更容易攜帶，更容易存放，也更容易乘坐。輪椅使用者也不會(huì)很快感到疲勞。

　　

　　碳纖維復(fù)合材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，有哪些顯著的優(yōu)勢(shì)呢？

　　

　　1、各向異性和可設(shè)計(jì)性

　　

　　碳纖維復(fù)合材料是各向異性材料，沿纖維方向和垂直于纖維方向的性能不同，給設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的自由度，通過(guò)改變鋪層方式（例如鋪層角度、鋪層順序）來(lái)改變產(chǎn)品的彈性和強(qiáng)度等特性，滿足具體使用要求。

　　

　　而醫(yī)療設(shè)備部件往往作用于不同的人體部位，不同部件具體性能要求不—樣。

　　

　　2、X射線透過(guò)率高

　　

　　X射線的透過(guò)率和所穿透物質(zhì)的元素組成、原子序數(shù)、密度、厚度有關(guān)，組成碳纖維復(fù)合材料的主要元素為C、H、O，原子序數(shù)小，X射線質(zhì)量吸收系數(shù)遠(yuǎn)低于—般材料。

　　

　　1mm厚的鋁板和碳纖維復(fù)合材料板，它們的X射線透過(guò)率分別為78%和96%，鋁板散射和吸收消耗為22%，碳纖維板只有4%。

　　

　　3、抗疲勞性極為良好

　　

　　碳纖維復(fù)合材料中包含無(wú)數(shù)纖維/樹(shù)脂界面，當(dāng)受到過(guò)大的外力產(chǎn)生裂紋，這些界面能有效阻止裂紋的進(jìn)—步擴(kuò)大，推遲疲勞破壞的產(chǎn)生。

　　

　　醫(yī)療器械每天都在重復(fù)使用，碳纖維復(fù)合材料良好的抗疲勞性能保證儀器的使用壽命。

　　

　　在醫(yī)療器械領(lǐng)域，利用其X射線全透射性，碳纖維復(fù)合材料被用于制造X光檢查儀用移動(dòng)平臺(tái)；利用CFRP優(yōu)異的機(jī)械性能，其被用于制造骨科用和器官移植用等醫(yī)療器械，以及制造假肢、矯形器等康復(fù)產(chǎn)品。

　　

　　碳纖維復(fù)合材料性能優(yōu)異，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于民用日常生活中，隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷進(jìn)步，不斷創(chuàng)新發(fā)展，碳纖維在醫(yī)療器械方面的投入應(yīng)用代表著新的趨勢(shì)和方向，未來(lái)必將迎來(lái)更加廣闊的應(yīng)用前景！