企業は、次世代 PEEK と呼ばれる生体適合性 PEEK 製品を革新しています。

概要

ポリエーテルエーテルケトン (PEEK) は、優れた疲労/摩耗特性、高い強度対重量比、生体適合性などの優れた特性により、インプラント型および非インプラント型のデバイスにおける生体材料として注目を集めています。さらに、PEEK の汎用性により、コンパウンド製造業者や完成品メーカーは、射出成形、押し出し成形、コーティングなどのさまざまな加工技術を好むようになると予想されます。

Data Bridge Market Researchによると、世界のPEEK市場は2021年に7億5,000万米ドルと評価され、2029年末までに12億7,000万米ドルに達し、2022年から2029年にかけて6.8%のCAGRで成長すると予測されています。

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医療機器製造会社は、他のエンジニアリングポリマーと比較して画像診断に適合し、アーチファクトが発生しないため、PEEK コンポーネントを好みます。さらに、PEEK の繊維強化により、用途の要件に応じて剛性などの機械的特性をカスタマイズできます。

ヘルスケア分野の進歩により、糖尿病ホームケア用品、透析装置、人工骨などの金属ベースの診断装置の代替品としての人工骨におけるPEEKの有用性を考慮して、PEEKなどのエンジニアリングポリマーの需要が世界レベルで増加する道が開かれています。整形外科用器具。また、市場全体では、予測期間中に医療業界で幅広いアプリケーションが発生すると予想されます。 PEEKは脊椎手術の目的で使用されており、進行中の研究開発に多額の費用が費やされており、より多くの臨床応用や商用医療製品にも利用されることが期待されています。

さまざまな用途で生体材料として PEEK が受け入れられるようになる

PEEK は、脊椎および整形外科用途を含むさまざまなインプラント用途における主要な選択肢の 1 つとして浮上しています。脊椎用途セグメントでは、椎間板関節形成術、前頚椎プレート、棘間腔、後部脊椎安定化ロッドなどの用途での製品の使用をカバーしています。一方、整形外科分野では、膝および肩の関節鏡検査、ヒップカップ、脛骨スクリューアンカー、シースなど、さまざまな分野で PEEK が広範囲に使用されています。安定性の向上、優れた摩耗性能、修正の必要性の軽減などは、整形外科の専門家から好評を博している PEEK の特性の一部です。

過去数年にわたり、エボニックなどの特殊化学会社は、優れた生体適合性、生体安定性、X 線透過性を備えた次世代 PEEK を開発しました。ドイツに本拠を置くエボニックは、永久外科インプラント用の i-Grades、Dental-Grades、医療機器用の Care-Grades などの医療用途向けの VESTAKEEP PEEK の製造および販売を行っています。脊椎ケージや人体の他のインプラントに金属が使用されていることはよく知られています。金属インプラントには、手術および治癒過程の監視中に制限がありました。これらの従来のインプラントは X 線を吸収し、その密度により X 線画像にアーチファクトが生じます。 PEEK は X 線を透過するため、独自の機能が期待されています。さらに、VESTAKEEP i-Grade PEEK の弾性は、金属製のものと比較して、弾性の高い皮質骨に近いと考えられます。したがって、PEEK を使用すると、骨への応力遮蔽効果が抑制され、治療を受けた患者の健康寿命が延びます。したがって、i-Grade 形式は、脊椎、スポーツ医学、心臓血管、頭蓋顎顔面、整形外科などのさまざまな用途に応用できます。

非植込み型医療機器の寿命保証により、近い将来Peekの使用が促進されると予測される

PEEK は、医療施設や医療研究室において、さまざまな化学物質、溶剤、消毒剤に対する不浸透性により、他のエンジニアリング ポリマーよりも優位に立っていることがわかっています。このエンジニアリング ポリマーは、一般的なすべての滅菌方法で数百サイクルにわたって持続することが期待されるコンポーネントに、並外れて長い寿命を提供することができます。たとえば、大手樹脂サプライヤーの 1 社が実施したテストでは、PEEK は 1,000 回のオートクレーブ サイクル後でも強度と延性を維持できることが明らかになりました。その結果、PEEK は前述の特性により、ポンプ、ピストン、シール、ベアリング、バルブなど、さまざまな非インプラント デバイスに使用されています。たとえば、PEEK は、透析装置、血液ポンプ、再利用可能な医療機器、輸液ポンプ、組織切断ツール、医療機器固定具などの用途を目的としたシールやベアリングの製造に使用されています。

ヘルスケア分野における 3D プリンティング ブームにより、企業が付加価値を追求する新たな道が開かれる可能性が高い

過去数年にわたり、3D プリンティングは医療機器やコンポーネントの製造に使用される従来の方法と比較して製造リードタイムが短いと考えられているため、医療分野で 3D プリンティングが受け入れられてきています。この方法は、人間の臓器の構造を模倣した複雑な足場を作成するために利用されていることがわかっています。このような足場は細胞が成長する道を切り開き、その結果、人間の臓器の組織再生が促進されます。

CAD/CAM などの技術の進歩により、以前の手順よりも安価で時間のかかる手順が修正されます。電子ビーム溶融、レーザービーム溶融、光重合、液滴堆積（DD）または押出ベースの技術、および三次元印刷（3DP）または接着またはバインダー噴射などのさまざまな技術を利用した革新的な 3D プリンタの開発が有利であることが証明されています。ヘルスケア業界向け。

PEEK の 3D プリンティングを組み込むことで、インプラントの外周の組織の再構築が促進され、骨結合が促進されます。 PEEK 製造会社はこのような開発に注目しており、PEEK ベースの 3D プリンティング生体材料の開発への支出を増やしています。たとえば、2021年6月にエボニックは、VESTAKEEP Care M40 3DFというブランド名で新しいPEEKベースの3Dプリンティングフィラメントを発売しました。高性能エンジニアリング材料は、PEEK を加工できる一般的な高温 FDM 3D プリンタを使用して 3D プリントできます。 VESTAKEEP Care M40 3DF は直径 1.75 mm、各スプールの重さは 500 g です。エボニックは、同製品はクリーンルーム条件下で製造されており、3Dプリンティング用フィラメントは医療材料の厳格な品質管理基準に従っていると主張している。この製品革新により、補聴器、矯正器具、補綴物、歯科用穴あけガイド、手術器具などの分野をカバーする、多数の個別患者ケア分野へのエボニックの応用基盤が促進されることが期待されています。

2023 年 3 月、Invibio Biomaterial Solutions は、溶融堆積モデリング (FDM) および溶融フィラメント ファブリケーション (FFF) 積層造形プロセスに最適化された移植可能な PEEK ポリマーである PEEK-OPTIMA AM フィラメントの発売計画を発表しました。さらに、粉末、顆粒、棒状の製品も用意されています。 Invibio は、これらの PEEK 製品フォームを使用することで、病院施設が FDM/FFF 互換の機械を使用して、診療現場で PEEK デバイスを社内でカスタマイズできると主張しています。さらに、PEEK-OPTIMA AM フィラメントは、特に設計精度と高速製造というパラメータが要求される CMF などの専門分野において、医療従事者に多くの利点をもたらします。

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医療分野での手術ロボットの受け入れを獲得すると、新しい分野での PEEK の適用範囲が拡大します

過去 20 年間、世界レベルでの外科医や内科医などの医療専門家の不足と、手術用の自動器具への嗜好の変化が、手術用ロボットの使用を促進する上で重要な役割を果たしてきました。さらに、関節炎や骨粗鬆症に苦しむ患者数の増加を考慮して、骨変性疾患の発生率が増加し、股関節および膝関節置換手術への支出が増加していることが、手術用ロボットの注目度を高める上で重要な役割を果たしています。

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OECD の統計によれば、OECD 加盟国の大多数、つまりドイツ、イタリア、フランスおよび OECD 32 諸国で股関節および膝関節置換術の数が急速に増加していることが確認されています。とはいえ、股関節置換率と膝関節置換率は大幅に増加しています。さらに、米国整形外科医学会によると、米国では年間 450,000 件を超える人工股関節置換術が報告されていると推定されています。したがって、この股関節および膝関節置換術の件数の増加により、外科医の間で手術用ロボットの重要性が高まることが予想されます。

医療施設は、傷跡の減少、術後の痛みの軽減、正確な精度、入院期間の短縮、感染リスクの軽減など、多くの利点を確保できるため、手術ロボットを導入しています。 PEEK は、繰り返しの滅菌に耐える必要がある手術ロボットの複数のコンポーネントのオートクレーブ滅菌を誘発するため、手術ロボットにおける効果的な先進材料と考えられています。さらに、外科用ロボットの製造に PEEK を組み込むと、高い機械的負荷や高速回転などの独特の特性が引き起こされます。そうは言っても、置換手術分野における手術ロボットの受け入れ可能性が高まっていることから、今後数年間は生体材料として PEEK の高い期待が維持されると予測されています。

ヘルスケア分野における再利用可能な機器から使い捨てバイオ医薬品機器へのパラダイムシフトにより、PEEKの業界浸透が進むと予想される

過去数年にわたり、製薬業界の関係者は、コスト削減手法の採用、相互汚染リスクの排除、生産の柔軟性の向上という点での傾向を目の当たりにしてきました。製薬会社は、時間、コスト、非無菌性に関する懸念を軽減するために、クリーンルームに移送されるリスクが高い再利用可能な消耗品や機器から使い捨て技術への移行にますます支出を増やしています。シングルユース技術の導入により、時間、コスト、無菌性などの懸念が確実に軽減されることが期待されます。再利用可能な消耗品や機器に関連するもの。

使い捨て技術は、チューブ、イオン交換膜クロマトグラフィー装置、カプセルフィルター、バイオリアクター、ミキサー、サンプリング容器など、さまざまな製品形態で利用されています。PEEK は、ガンマ線滅菌との優れた適合性、バイオ医薬品化学物質の浸出の低さ、高純度、USP クラス VI 準拠など、さまざまな機能を備えているため、使い捨て技術の実装の目的を達成できる重要な先進材料の 1 つになると予想されています。

ヘルスケア分野における費用対効果の高い材料としてのPEEKディスプレイの導入は、業界参加者に新たな投資分野を開くことになる

PEEK は、優れた機械的、光学的、電気的特性を備えているため、次世代のスクリーン ディスプレイ材料の 1 つとして今後も期待されています。その結果、ディスプレイ製品フォームへの PEEK の組み込みは、高解像度、鮮やかな色、および優れた透明度を特徴とするユニークな視覚体験を提供することを目的としています。 PEEK ディスプレイは、衝撃、傷、熱ストレスに対する耐性が高いと考えられているため、耐久性と柔軟性を確保することも考慮されています。したがって、ディスプレイ製品の購入者は、頻繁な交換を制限し、総運用コストを削減する持続可能なソリューションとして PEEK を使用することが期待されています。

コスト削減ツールとしてのエネルギー効率の重要性は、B2B バイヤー セグメント全体で高まっています。したがって、PEEK ディスプレイは、低消費電力とバッテリー寿命の延長を実現できるだけでなく、大幅なエネルギー効率のメリットを実現するためのワンステップ ソリューションになると期待されています。

ヘルスケア分野は、PEEK ディスプレイの活用によって恩恵を受ける可能性がある重要な分野の 1 つです。 PEEK ディスプレイの強化された視覚体験と優れた耐久性により、医療専門家が画像診断、外科手術、患者ケアにおいてこの製品の専門知識を活用する道が開かれることが期待されています。さらに、PEEK ディスプレイは高解像度機能や正確な色表現などの特性を備えており、放射線科医が医療画像の微妙な異常を検出し、正確な診断を保証するのに役立ちます。

結論

ヘルスケア業界では、優れた生体適合性や優れた機械的強度など、並外れた特性を持つ製品の使用意欲が高まっており、次世代の先端材料としてのPEEKの使用が促進されると予想されています。3Dプリントの積極的な導入や、膝関節や股関節の置換手術における手術ロボットの受容性の向上などの技術進歩により、近い将来、PEEKの市場範囲が拡大すると予測されています。エボニックやインビビオ バイオマテリアル ソリューションズなどの業界参加者は、PEEKの使用に関する購入者のパターンと認識を綿密に追跡しています。そうは言っても、これらの企業は、歯科、整形外科、脊椎、頭蓋、心臓血管分野のターゲットベースのアプリケーションを対象とした次世代PEEK製品形態を発売しています。米国、ドイツ、英国、フランス、日本などの先進国は、国内の医療分野での先端エンジニアリング材料の採用率が高いため、PEEKの主要国市場であり続けると予想されます。しかし、中国、インド、台湾、ベトナムなどの新興国では政府の支援政策によりヘルスケア分野が成長しており、PEEKメーカーが新たな地域に投資する新たな道が開かれると期待されています。