概述
聚醚醚酮 (PEEK) 因其优异的性能(即出色的疲劳/磨损性能、高强度重量比和生物相容性)而作为可植入和非植入设备中的生物材料获得了广泛的应用。此外,PEEK 的多功能性预计将影响复合材料制造商和成品制造商选择注塑、挤出和涂层等多种加工技术。
根据Data Bridge Market Research的数据,2021年全球PEEK市场价值为7.5亿美元,预计到2029年底将达到12.7亿美元,2022年至2029年复合年增长率为6.8%。
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医疗器械制造公司更喜欢 PEEK 组件,因为与具有诊断成像且无伪影的其他工程聚合物相比,它具有兼容性。此外,PEEK 中的纤维增强可以根据应用要求定制机械性能,例如刚度。
医疗保健领域的进步为全球范围内对 PEEK 等工程聚合物的需求增加铺平了道路,因为 PEEK 在人造骨中可作为糖尿病家庭护理用品、透析设备等金属诊断设备的替代品。骨科器具。预计整个市场在预测期内还将在医疗行业经历广泛的应用。 PEEK 可用于脊柱手术,并且预计将用于更多的临床应用和商业医疗产品,并且正在进行大量的研发支出。
PEEK 作为生物材料在各种应用中获得认可
PEEK 已成为各种植入物应用(包括脊柱和骨科应用)的主要选择之一。脊柱应用部分涵盖了产品在椎间盘置换术、前颈椎板、棘突间隙和后脊柱稳定杆等应用中的用途。另一方面,骨科领域已经见证了 PEEK 在各个领域的广泛应用,即膝关节和肩关节镜、髋杯、胫骨螺钉锚固器和护套。 PEEK 具有更高的稳定性、出色的耐磨性能和更少的翻修要求,这些特性一直受到骨科专家的好评。
在过去的几年里,赢创等特种化学品公司推出了具有优异生物相容性、生物稳定性和X射线透明度的下一代PEEK。总部位于德国的 Evonik 从事医疗应用 VESTAKEEP PEEK 的制造和销售,例如用于永久性外科植入物的 i-Grades、用于医疗器械的 Dental-Grades 和 Care-Grades。众所周知,金属已被应用在脊柱笼和人体的其他植入物中。金属植入物在手术和愈合过程监测过程中存在局限性。这些传统植入物吸收 X 射线并由于其密度而在射线照相图像上产生伪影。由于对 X 射线透明,PEEK 预计将具有独特的特性。此外,与金属同类产品相比,VESTAKEEP i-Grade PEEK 的弹性被认为更接近具有高弹性的皮质骨。因此,使用 PEEK 可以阻止对骨骼的应力屏蔽作用,并为接受治疗的患者提供更长、更健康的生活。因此,i-Grade 格式可用于各种应用,即脊柱、运动医学、心血管、颅颌面和骨科。
针对非植入式医疗器械的寿命保证预计将在不久的将来促进 Peek 的使用
据观察,PEEK 相对于其他工程聚合物保持着优势,因为它对医疗机构和医学实验室中的各种化学品、溶剂和消毒剂具有不渗透性。这种工程聚合物能够为组件提供极长的使用寿命,这些组件预计在所有常见灭菌方法中都能持续数百次循环。例如,一家主要树脂供应商进行的测试表明,PEEK 即使经过 1,000 次高压灭菌循环后仍能保持其强度和延展性。因此,由于上述特性,PEEK 已被用于各种非植入式设备,例如泵、活塞、密封件、轴承和阀门。例如,PEEK 已用于生产密封件和轴承,这些密封件和轴承适用于透析设备、血泵、可重复使用的医疗器械、输液泵、组织切割工具和医疗设备固定装置。
医疗保健领域的 3D 打印热潮有望为企业追求增值开辟新途径
在过去的几年中,3D 打印在医疗保健领域得到了越来越多的认可,因为与医疗设备和组件生产中使用的传统方法相比,3D 打印被认为具有更短的制造周期。人们已经发现,这种方法被用来创建模仿人体器官结构的复杂支架。这种支架为细胞生长铺平了道路,从而促进人体器官的组织再生。
CAD/CAM 等技术进步使流程比以前的流程更便宜、更省时。利用电子束熔化、激光束熔化、光聚合、液滴沉积 (DD) 或基于挤压的技术以及三维打印 (3DP) 或粘合或粘合剂喷射等不同技术开发创新型 3D 打印机,对医疗保健行业大有裨益。
PEEK 3D 打印的结合促进了种植体外周组织的重建,从而加速了骨整合。 PEEK 制造公司正在密切关注此类发展,因此增加了基于 PEEK 的 3D 打印生物材料的开发支出。例如,2021年6月,赢创推出了一款新的基于PEEK的3D打印耗材,品牌名称为VESTAKEEP Care M40 3DF。该高性能工程材料可以使用可加工PEEK的普通高温FDM 3D打印机进行3D打印。 VESTAKEEP Care M40 3DF 的直径为 1.75 毫米,每个线轴重 500 克。赢创声称,该产品是在洁净室条件下制造的,3D打印耗材符合医疗材料严格的质量管理标准。这一产品创新预计将推动赢创在众多个性化患者护理领域的应用基础,涵盖助听器、矫形器、假肢、牙科钻孔导板和手术工具等领域。
2023 年 3 月,Invibio Biomaterial Solutions 宣布计划推出 PEEK-OPTIMA AM Filament,这是一种可植入 PEEK 聚合物,针对熔融沉积成型 (FDM) 和熔融长丝制造 (FFF) 增材制造工艺进行了优化。此外,该产品将以粉末、颗粒和棒状形式提供。 Invibio 声称,使用这些 PEEK 产品形式允许医院设施通过使用 FDM/FFF 兼容机器在护理点内部定制 PEEK 设备。此外,PEEK-OPTIMA AM 细丝为医疗保健专业人员提供了众多优势,特别是在 CMF 等专业领域,这些领域需要参数,即设计精度和制造速度。
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手术机器人在医疗保健领域的认可将扩大 PEEK 在新领域的应用范围
在过去二十年中,全球范围内外科医生和内科医生等医疗专业人员的短缺,以及对手术自动化器械的偏好转变,在推动手术机器人的使用方面发挥了关键作用。此外,骨退行性疾病发病率的上升,加上关节炎和骨质疏松症患者数量的增加,导致髋关节和膝关节置换手术的支出增加,在提高手术机器人的重要性方面发挥了关键作用。
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根据 OECD 的统计数据,大多数 OECD 国家(即德国、意大利、法国和 OECD 32)的髋关节和膝关节置换术数量迅速增加。话虽如此,髋关节置换率和膝关节置换率从 2009 年到 2019 年,经合组织国家的髋关节置换术分别增加了 19% 和 35%。此外,根据美国骨科医师学会的数据,据估计,美国每年报告超过 45 万例髋关节置换术。因此,髋关节和膝关节置换手术数量的增加预计将增加手术机器人在外科医生中的重要性。
医疗机构部署手术机器人是因为它们可以带来诸多好处,例如减少疤痕、减少术后疼痛、精确度、缩短住院时间和降低感染风险。 PEEK被认为是手术机器人中有效的先进材料,因为它可以对手术机器人的多个部件进行高压灭菌,而这些部件需要抵抗重复灭菌。此外,将 PEEK 用于制造手术机器人会产生独特的属性,例如高机械负载和高速旋转。话虽如此,手术机器人在替代手术领域的接受度不断提高,预计未来几年 PEEK 作为生物材料的前景将保持良好。
医疗保健领域从可重复使用设备到一次性生物制药设备的范式转变预计将提高 PEEK 的行业渗透率
在过去的几年中,制药行业参与者已经见证了采用降低成本实践、消除交叉污染风险和提高生产灵活性方面的趋势。制药公司越来越多地投入资金,从可重复使用的消耗品和设备(转移到洁净室的风险很高)转向一次性技术,以减少对时间、成本和非无菌的担忧。一次性技术的结合有望确保减少时间、成本和非无菌等问题;与可重复使用的消耗品和设备相关。
一次性技术用于各种产品形式,即管道、离子交换膜色谱装置、胶囊过滤器、生物反应器、混合器和采样容器。 PEEK 预计将成为能够实现一次性技术实施目标的关键先进材料之一,因为它具有多种特性,例如与伽玛灭菌的高度兼容、生物制药化学品中的低浸出以及高纯度和 USP VI 级合规性。
PEEK显示器作为具有成本效益的材料纳入医疗保健领域将为行业参与者开辟新的投资领域
由于具有卓越的机械、光学和电气性能,PEEK 预计仍将是下一代屏幕显示材料之一。因此,将 PEEK 纳入显示器产品形式旨在提供以高分辨率、鲜艳色彩和卓越清晰度为特征的独特视觉体验。 PEEK 显示器还被认为可以确保耐用性和灵活性,因为它具有很强的抗冲击、抗刮擦和抗热应力能力。因此,显示产品买家预计将使用 PEEK 作为可持续的解决方案,以限制频繁更换,从而降低总运营成本。
在 B2B 买家领域,能源效率作为降低成本的工具的重要性日益凸显。因此,PEEK显示器有望成为一种确保显着能效优势的一步式解决方案,因为它不仅能够确保低功耗,还能延长电池寿命。
医疗保健行业是可以从 PEEK 显示屏的实用性中受益的关键垂直行业之一。 PEEK 显示器增强的视觉体验和卓越的耐用性预计将为医疗专业人员在诊断成像、外科手术和患者护理方面使用该产品的专业知识铺平道路。此外,PEEK显示器具有高分辨率能力和准确的色彩表现等属性,这将有助于放射科医生发现医学图像中的细微异常,并确保精确诊断。
结论
医疗保健行业越来越愿意使用具有卓越生物相容性和出色机械强度等特殊性能的产品,这有望推动 PEEK 作为下一代先进材料的使用。积极部署 3D 打印和膝关节和髋关节置换手术机器人的接受度提高等技术进步预计将在不久的将来扩大 PEEK 的市场覆盖范围。Evonik 和 Invibio Biomaterial Solutions 等行业参与者一直在密切关注买家对 PEEK 使用的模式和认识。话虽如此,这些公司一直在推出下一代 PEEK 产品形式,旨在用于牙科、骨科、脊柱、颅骨和心血管领域的目标应用。美国、德国、英国、法国和日本等发达经济体预计仍将是 PEEK 的主要国家市场,因为其国内卫生部门对先进工程材料的采用率很高。然而,由于政府的支持性政策,中国、印度、台湾和越南等新兴经济体的医疗保健领域不断增长,预计将为 PEEK 制造商在新地区投资开辟新途径。
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