醫用碳素材料

一方面，醫用碳素材料是一種化學惰性材料，具有良好的生物相容性，在體內不會因被腐蝕或磨損，不會產生對機體有害的離子，低温熱解同性碳還具有罕見的抗血凝性能，可直接應用於心血管系統；另一方面，與金屬材料相比，醫用碳素材料又具有良好的“生物力學相容性”，尤其是碳纖維問世以來，碳/碳複合材料、碳纖維增強樹脂等多種高性能結構材料不斷湧現，它們可容高強度低模量於一身，並具有很好的抗疲勞性能，因此醫用碳素材料作為修復或替代受損骨組織的材料已較為廣泛地應用於骨傷外科。

這裏重點介紹醫用碳素材料在臨牀應用方面的進展。

人工機械心臟瓣膜自1969年臨牀應用成功後，不到10年時間就有20多萬人植入了這種人工心瓣，其中大約70%是用摻硅低温熱解同性碳製成的。同類型機械心瓣在國內也於1978年應用於臨牀。通過完善機械心瓣的結構來不斷改善心瓣的功能仍是當前研究的熱點，國內已有雙葉翼型瓣的開發研究報告。

碳纖維及其織造物作為修復損傷的韌帶與肌腱，國內已廣泛應用於臨牀，當碳纖維作為腱的取代物移入體內後起柔性固定的作用，碳纖維相當於支架，新的腱逐漸在碳纖維周圍形成並最終取而代之。通過碳纖維網袋懸吊術可治療腎下垂。用碳纖維增強的殼聚糖複合膜的力學性能和抗捲曲性可得到明顯改善，可望用於張力部位的體內修補和縫合。

碳素材料在牙科主要是作為骨內種植體代替損失的牙根。廣泛應用於宇航工業的碳/碳複合材料製成的牙種植體在強度上已能滿足要求。與金屬牙種植體相比，碳質種植體的優勢在於彈性模量與骨質相近，表面易製出多孔膜，所以這種種植體植入後不易鬆動。有一期臨牀試驗結果表明：使用碳/碳複合材料製成的牙種植體可以防止牙槽骨的吸收。在提高牙種植體與牙槽骨的結合強度方面，主要有兩種方法，一種是在牙種植體的表面製成一層堅固的細密網架結構薄層(FRS膜)；另一種方法是將碳質種植體表面用鈣、磷離子膜化。

在下肢不等長畸形的肢體延長矯正手術中，用碳/碳複合材料製成的圓骨針取代不鏽鋼圓骨針可減少組織反應和感染的機會。處理骨折時為避免金屬內骨板帶來的應力屏蔽效應，可採用碳/碳複合材料或碳纖維增強樹脂製造的內骨板，國內已有碳纖維增強塑料內置式接骨板的研製報告。用碳纖維編織帶內固定治療髕骨骨折也已用於臨牀。對於難以癒合的關節損傷，有時必須考慮關節置換術。國內應用於臨牀的有碳－鈦組合式股骨頭和碳質髖臼杯，碳質肱骨頭，碳纖維增強塑料人工肋骨等。儘管碳素材料良好的生物相容性已被公認，但也有一例碳纖維植入致骨壞死的報告，所以臨牀應用碳素材料時也應注意個體差異。