醫(yī)用金屬材料的研究進(jìn)展

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1、醫(yī)用金屬材料的研究進(jìn)展姓名：因?qū)W號(hào)：專業(yè)：材料摘要：介紹了醫(yī)用金屬材料目前的研究現(xiàn)狀、性能和應(yīng)用,指出了醫(yī)用金屬材料應(yīng)用中目前存在的主要問題,闡述了近年來生物醫(yī)用金屬材料的新進(jìn)展1。Medicalmetalmaterialswithhighstrengthtoughness,fatigueresistance,easyprocessingandformingexcellentpropertiesbecomeclinicaldosagebiggestandwideapplicationofbiomedicalmaterials.關(guān)鍵詞：醫(yī)用金屬種類

2、應(yīng)用研究進(jìn)展一生物醫(yī)用金屬材料的簡(jiǎn)介生物醫(yī)用材料是指能夠植入生物體或與生物組織相結(jié)合的材料,可用于診斷、治療,以及替換生物機(jī)體中的組織、器官或增進(jìn)其功能。生物醫(yī)用金屬材料是用作生物醫(yī)用材料的金屬或合金，又稱外科用金屬材料或醫(yī)用金屬材料，是一類惰性材料2。這類材料具有高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞性能，是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料。該類材料的應(yīng)用非常廣泛，遍及硬組織、軟組織、人工器官和外科輔助器材等各個(gè)方面。除了要求它具有良好的力學(xué)性能及相關(guān)的物理性質(zhì)外，優(yōu)良的抗生理腐蝕性和生物相容性也是其必須具備的條件。醫(yī)用金屬材料應(yīng)用中的主要問題是由于生理環(huán)境的腐蝕而

3、造成的金屬離子向周圍組織擴(kuò)散及植入材料自身性質(zhì)的退變，前者可能導(dǎo)致毒副作用，后者常常導(dǎo)致植入的失敗。已經(jīng)用于臨床的醫(yī)用金屬材料主要有純金屬鈦、鉭、鈮、鋯等、不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金等3。二生物醫(yī)用金屬材料的特性2.1材料毒性生物醫(yī)用金屬材料的毒性主要來自金屬表面離子或原子因腐蝕或磨損進(jìn)入周圍生物組織，由此作用于細(xì)胞，抑制酶的活性，組織酶的擴(kuò)散和破壞溶酶體。具體可表現(xiàn)為與體內(nèi)物質(zhì)生成有毒化合物。并且金屬離子進(jìn)入組織液，會(huì)引起水腫、栓塞、感染和腫瘤等。一般才用的降毒方法包括合金化、提高耐蝕性、提高光潔度、表面涂層等4。2.2生理腐蝕性生物醫(yī)用金屬材

4、料的生理腐蝕性是決定材料植入后成敗的關(guān)鍵，其產(chǎn)物對(duì)生物機(jī)體的影響決定植入器件的使用壽命。2.3力學(xué)性能生物醫(yī)用金屬材料需要有足夠的強(qiáng)度與塑性。一般說來，對(duì)人工髖關(guān)節(jié)金屬材料的要求是：屈服強(qiáng)度>450Mpa；抗拉強(qiáng)度>800Mpa；疲勞強(qiáng)度>400Mpa；延伸率>8%。通常材料的彈性模量大于骨的彈性模量，由此會(huì)使得材料與骨應(yīng)變不同，界面處發(fā)生的相對(duì)位移造成界面松動(dòng)；除此產(chǎn)生應(yīng)力屏蔽，引起骨組織的功能退化或吸收8。2.4耐磨性耐磨性影響植入摩擦器件的壽命；以及可能產(chǎn)生有害的金屬微?；蛭⑿?，導(dǎo)致周圍組織的炎性、毒性反應(yīng)。可通過提高硬度，表面處理等方法進(jìn)

5、行改善。三醫(yī)用金屬材料的種類3.1不銹鋼不銹鋼抗蝕性雖不如鉆基合金,但易加工,且價(jià)格低廉。不銹鋼中要盡量減少si、Mn等雜質(zhì)元素及非金屬夾雜物,否則影響其耐蝕性.不銹鋼的耐蝕性和強(qiáng)度也可經(jīng)冷加工而提高.不銹鋼的耐蝕性和強(qiáng)度雖不如鉆其合金7,但它價(jià)格低,加工簡(jiǎn)易,可制成多種形體,如針、板、釘、螺釘、髓內(nèi)針、齒冠、三棱釘?shù)绕骷透鞣N人工假體,目前應(yīng)用仍最廣泛,同時(shí)還用于制作醫(yī)療儀器和手術(shù)器械18。3.2鈷基合金鈷鉻鉬合金為鉆基奧氏體結(jié)構(gòu),或稱釩鋼或活合金.可以鑄造或鍛造,但硬度大,加工制作較困難.從耐蝕性和機(jī)械性能考慮,它較不銹鋼優(yōu)越,是目前較優(yōu)良的

6、材料。1929年已開始應(yīng)用于臨床,其鍛造植人器件已列入150國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),并有硬、中、軟3種類型14。3.3鈦及其合金欽質(zhì)輕,比重與人骨近似。純欽強(qiáng)度為390一490MPa,生物相容性好。實(shí)驗(yàn)證明其耐蝕性和抗疲勞性能均優(yōu)于不銹鋼和鉆基合金,組織反應(yīng)輕微，表面活性好,易與氧反應(yīng)形成致密氧化膜,即欽的氧化層穩(wěn)定。故具有生物材料的條件;適于植人,為較理想有發(fā)展前途的一種植入材料9。3.4擔(dān)及其合金鈕及其合金性能良好，早在40年代就用作植入材料。當(dāng)時(shí)只是從生物相容性和可塑性上來考慮,近年來則用鈕及其合金制成了可承受高負(fù)荷的部件.鈕的耐蝕性高,除溶解在硝酸和氫

7、氛酸的混合液、氫氟酸、熱的濃硫酸、苛性堿外，其他試劑對(duì)鈕都不起作用12。對(duì)人體無刺激，體液對(duì)擔(dān)的交變疲勞強(qiáng)度無影響.與不銹鋼相比,鈕有很高的抗缺口裂紋擴(kuò)展能力。在相同的交變載荷下,擔(dān)制髓內(nèi)針的回轉(zhuǎn)剛性比AO用鋼材高60倍。3.5其他的金屬（醫(yī)用貴金屬）醫(yī)用貴金屬是指用作生物醫(yī)用材料的金、銀、鉑及其合金的總稱。貴金屬的生物相容性較好,但價(jià)格昂貴,所以類貴金屬得到發(fā)展,如仿金材料的研究。妮、擔(dān)及錯(cuò)與欽都具有極相似的組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)性能,在生物醫(yī)學(xué)上也得到一定應(yīng)用。但總的來說,醫(yī)用貴金屬和擔(dān)、妮、錯(cuò)等金屬因其價(jià)格較貴,廣泛應(yīng)用受到限制13。四醫(yī)用金屬材料

8、目前存在的主要問題醫(yī)用金屬材料經(jīng)過多年的臨床應(yīng)用，仍然存在許多問題，除了醫(yī)用材料常見的宿主反應(yīng)以外，還由于金屬腐蝕和磨損直接或間接造成的