碳纖維增強聚合物（CFRPs）在醫療領域得到了廣泛的應用，超越了航空航天和汽車工業。用於醫療植入物的材料需要證明生物相容性並具有良好的安全性。據估計，美國有3200萬人至少有一個醫療植入物，每年花費超過1500億美元。此外，裝置故障可能是災難性的，並導致每位患者約5萬美元的醫療負擔

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基於CFRP的材料由於其高強度重量比、輕質和射線可透性，正在取代傳統的金屬基醫療植入物。許多型別的聚合物基質可以使用各種製造方法與碳纖維結合，從而形成具有不同特性的複合材料。因此，在生物醫學應用之前，綜合評價材料的效能、生物相容性和安全性是至關重要的。

在本研究中，我們系統地評價了一系列新型CFRPs，旨在分析其生物相容性，為將來發展為醫用植入物或可植入藥物傳遞系統提供參考。這些 CFRPs 是透過碳纖維板模塑膠或基於熔融沉積建模的增材製造生產的。與傳統方法不同的是，這兩種製造工藝在時間和成本效益方面提供了高生產率。它們提供針對個性化醫療裝置的快速原型設計和定製。

表1. CFRPs 的製造工藝和效能

PA，聚醯胺。NA，不適用。GSM，克/平方米。

本文研究了20種CFRPs（包括2種表面修飾）的理化性質、表面性質、材料致突變性或細胞毒性，以及分別對小鼠和家兔的急性和亞慢性毒性。

圖 1。 CFRP 圓盤圖片

儘管在體外12個月的時間裡觀察到溫和的物理化學和表面變化，但CFRP材料的急性和亞慢性生物相容性測試均顯示沒有全身毒性或區域性不良反應。此外，雖然在急性研究中觀察到炎症反應（符合典型的異物反應），但長期植入後消退，如在兔的研究中所示。

總的來說，我們的研究結果證明了這些不同CFRP 的生物相容性，並顯示了其在骨科植入物等臨床應用方面的潛力。此外，CFRPs的生物相容性研究可以促進其在基於儲層的植入藥物傳遞裝置中的應用，這在預防、治療和管理慢性疾病方面的研究越來越多。由於CFRP具有傳統材料所不具備的優勢，因此它在替代金屬作為庫基藥物傳遞裝置的封閉底盤方面具有相當大的潛力。未來的工作將需要在更大的動物模型（豬）上進行慢性毒性研究，以進一步研究CFRP材料的生物相容性。

文獻連結：

https：//doi。org/10。1016/j。biomaterials。2021。120719

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