超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种具有卓越性能和广泛应用领域的高分子材料。在医疗器械领域，UHMWPE具有良好的生物相容性、优异的机械性能和耐磨性，因此被广泛应用于人工关节、脊柱植入物和外科器械等领域。
医用级的UHMWPE要求更加严格，不允许使用任何加工助剂或者添加剂。因此，传统的热塑性塑料加工工艺如注塑、螺杆挤出、吹塑等都不适合UHMWPE。只能在高温高压下，使用压模成型和柱塞挤出成型。 1. 优异的生物相容性：UHMWPE 与人体组织具有良好的相容性，不会引起过敏或排斥反应。
2. 良好的机械性能：UHMWPE 具有较高的硬度和强度，耐磨性和抗冲击性能出色。
3. 优异的耐化学性：UHMWPE 对酸、碱等常见化学物质有很好的耐受性。
4. 低摩擦系数：UHMWPE 的摩擦系数较低，使其在医疗器械中能够减少磨损和摩擦。 自1962年Charnley首次将UHMWPE应用在人工关节中以来，它成功被用作关节替换材料已有超过50 年的历史，目前在临床中得到了广泛的推广应用。 传统UHMWPE除了必要的灭菌外无特殊处理。虽然灭菌过程中聚乙烯会产生交联，但这种交联程度非常低，耐磨性低于交联聚乙烯。 HXLPE是采用大辐射剂量射线或加速电子束对UHMWPE产品进行辐照，然后通过热处理消除残留的自由基，用来减少氧化退变，提高耐磨性。有研究显示，高交联UHMWPE比未交联UHMWPE磨损率最高可降低90%左右。 1.UHMWPE部件的磨损与疲劳破坏
2.UHMWPE部件的γ射线辐射消毒产生的残留自由基氧化问题 从1998年FDA批准首个高交联UHMWPE产品用于临床开始，到现在高交联UHMWPE已作为最有希望的减少PE磨损及其后续骨溶解的措施，获得了临床的广泛应用。 VEPE除了通过大剂量辐射交联来提高材料的耐磨性以外，还使用额外的填充剂维生素E，进一步提高产品耐磨性，同时不会降低材料强度、抗疲劳性和抗氧化性，是应用于临床的最新一代聚乙烯。 维生素E的作用：通过稳定辐射交联后的残留自由基和增塑效应，提高UHMWPE抗疲劳性能。 2007年，VEPE材料的髋臼及臼衬开始应用于THA，2008年，VEPE材料的胫骨平台垫片开始应用于TKA。
人工关节是 UHMWPE 最重要的应用之一。由于其优异的机械性能和生物相容性，UHMWPE 被广泛应用于人工髋关节、人工膝关节和人工肩关节等医疗器械中。在人工关节中，UHMWPE 作为关节表面的覆盖材料，能够模拟天然关节的摩擦和运动，同时提供稳定的支撑。其低摩擦系数可以减少关节磨损和削减对周围骨骼组织的刺激，从而延长人工关节的使用寿命。 脊柱植入物是治疗脊柱疾病的关键手段之一。UHMWPE 在脊柱植入物中的广泛应用，主要体现在以下几个方面： 1. 填充剂：UHMWPE 可以作为植入物中的填充材料，填补脊柱植骨术中的缺损，促进骨愈合和重建。 2. 螺钉和螺杆：UHMWPE 材料具有良好的强度和生物相容性，可用于制造螺钉和螺杆，提供脊柱植入物的稳定性和支持。 3. 人工椎体：UHMWPE 可制成人工椎体，用于脊椎疾病的治疗和修复。其优异的耐磨性和耐腐蚀性能，使其成为理想的植入材料。 除了人工关节和脊柱植入物，UHMWPE 还广泛应用于外科器械的制造中。其特性使得 UHMWPE 成为外科器械中的理想材料，如手术刀、手术夹、血液滤过器等。UHMWPE 的低摩擦系数和抗磨损性使得器械的使用更加顺畅和高效，同时其生物相容性和耐化学性能确保了患者的安全和健康。 目前，随着人们对生命质量要求的提高和医疗技术的进步，对医疗器械的性能要求也在不断提高。因此，UHMWPE 在医疗器械领域的应用前景非常广阔： 1. 高性能复合材料的开发：通过 UHMWPE 与其他聚合物或无机材料的复合，可以进一步提升材料的性能，满足更高要求的医疗器械制造需求。 2. 现代制造技术的应用：随着 3D 打印、纳米技术等现代制造技术的发展，UHMWPE 的加工和成型方法将进一步改善，打开新的应用前景。 3. 生物可降解材料的研究：将 UHMWPE 与生物可降解材料结合，可以制造出更环保和可再生的医疗器械，符合可持续发展的要求。 近几年来国外超高分子量聚乙烯的年增长率达到15%~20%。国内超高分子量聚乙烯应用起步较晚, 起点较高, 近年来发展很快, 年增长率达到30%。医疗用UHMWPE需求方面，近年来，置换手术呈上升趋势，尤其是在45岁至60岁的人群中，技术进步带来了更长寿命，医用级和假肢产品为UHMWPE制造商的成长和发展提供了充足的机会，开发优质产品是生产企业关注的重点领域。预计至2028年全球医疗用UHMWPE需求增速约为13%。为此，碳和新材信息咨询有限公司定于10月24日在江苏南京盛大举行的“2024超高分子量聚乙烯创新发展论坛”，届时，中山大学材料科学与工程学院教授付俊将亲自呈献一场关于“医用超高分子量聚乙烯研究现状与发展趋势”的权威深度报告，为与会者带来该领域最前沿的洞见与成果分享。
付俊，男，博士，中山大学材料科学与工程学院教授，博士生导师。博士毕业于中国科学院长春应用化学研究所，先后留学于德国马普高分子研究所和美国哈佛医学院附属麻省总医院。中国生物材料学会生物医用高分子分会第二、三届委员，中国材料研究学会水凝胶材料分会副理事长，广东省功能生物材料技术研究中心主任，广东省生物医学工程学会植入器械与先进制造分会副主任委员，国际学术期刊J Polymer Science副主编，Journal of Materials Chemistry B和Materials Advances编委。中国科学院百人计划、浙江省杰出青年基金、中山大学百人计划入选者。长期致力于高性能医用原材料及器件研究，包括：高性能超高分子量聚乙烯材料，应用于人工关节；水凝胶生物材料，应用于关节软骨再生修复、皮肤愈合敷料、肿瘤放射治疗材料、柔性电子学器件等。作为负责人或骨干成员承担国家生物医用材料创新任务揭榜挂帅项目、国家生物医用材料产业化示范平台项目、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、浙江省杰出青年基金项目等，部分成果实现产业化转化。迄今已在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Chemical Engineering Journal, Materials Horizons等期刊发表论文160多篇，出版英文专著1部，获授权美国发明专利1项，中国发明专利44项，主持编制团体标准1项。
图文来源：高性能树脂及应用
