生物医用金属材料现状与进展
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生物医用金属材料又称医用金属材料或外科用金属材料 ， 当生物医用金属材料广泛被用于植入材料时 ， 长期的实用性与安全性便成为了对医用金属材料的第一要求 。 生物医用金属材料在临床上已经取得了广泛的应用 ， 同时也具备重要的深入研究价值 。 本文讲述了生物医用金属材料的最新研究进展 ， 详细介绍了钛基、钴基、镁基、锆基、锌基、铝合金以及不锈钢、钨、贵金属等生物医用金属材料的研究与应用进展 。
性能要求
生物医用金属材料的性能要求：
(1)机械性能
生物医用金属材料一般应具有足够的强度和韧性 ， 适当的弹性和硬度 ， 良好的抗疲劳、抗蠕变性能以及必需的耐磨性和自润滑性 。
(2)抗腐蚀性能
生物医用金属材料发生的腐蚀主要有：植入材料表面暴露在人体生理环境下发生电解作用 ， 属于一般性均匀腐蚀；植入材料混入杂质而引发的点腐蚀；各种成分以及物理化学性质不同引发的晶间腐蚀；电离能不同的材料混合使用引发的电偶腐蚀；植入体和人体组织的间隙之间发生的磨损腐蚀；有载荷时 ， 植入材料在某个部位发生应力集中而引起的应力腐蚀；长时间的反复加载引发植入材料损伤断裂的疲劳腐蚀等 。
(3)生物相容性 。
生物相容性是指人体组织与植入材料相互包容和相互适应的程度 ， 也就是说植入材料是否会对人体组织造成破坏、毒害和其他有害的作用 。 生物医用材料必须具备优异的生物相容性 ， 具体体现在：对人体无毒、无刺激、无致癌、无突变等作用；人体无排异反应；与周围的骨骼及其他组织能够牢固结合 ， 最好能够形成化学键合以及具有生物活性；无溶血、凝血反应 ， 即具有抗血栓性 。 生物相容性是衡量生物材料优劣的重要指标 。
研究现状
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生物医用钛合金材料
生物医用钛合金材料是用于生物医学工程的一类功能结构材料 ， 常用于外科植入物和矫形器械产品的生产和制造 。 钛合金医疗器械产品如人工关节、牙种植体和血管支架等用于临床诊断、治疗、修复、替换人体组织或器官 ， 或增进人体组织或器官功能 ， 其作用是药物不能替代的 。 医用钛合金材料研究涉及材料、物理、化学、生物、医学、电子显微及生化分析等多个学科 ， 研究方向包括：医用金属材料的合金设计与评价体系、材料的加工-组织-性能关系与人体软、硬组织的相容性匹配、材料的表面改性(生物相容性、生物功能性、生物活性、耐磨性和耐蚀性等)及材料基体与表面（界面）的相互作用规律等 。
纯钛具有无毒、质轻、强度高、生物相容性好等优点 。 20世纪50年代美国和英国开始把纯钛用于生物体 。 20世纪60年代后 ， 钛合金开始作为人体植入材料而广泛应用于临床 。 从最初的Ti-6Al-4V到随后的Ti-5Al-2.5Fe和Ti-6Al-7Nb合金以及近些年发展起来的新型β钛合金 ， 如下表所示 ， 钛合金在人体植入材料方面的研究获得了较快的发展 。
钛的密度与人骨近似 ， 质轻 。 纯钛生物相容性好 ， 强度为390~490 MPa 。 实验证明 ， 钛相比于钴基合金和不锈钢的抗疲劳性和耐蚀性能更优越 ， 钛的表面活性好 ， 组织反应轻微 ， 容易与氧发生反应建立致密氧化膜 ， 钛的氧化层比较稳定 。 因此 ， 钛与钛合金具备生物医用材料的条件 ， 是一种较为理想的、适于植入体的、具有发展前途的植入材料 。 临床上广泛采用钛与钛合金制造人工关节部件、接骨板和螺钉等 ， 还用于制成人造椎体（脊柱矫正器）、人工心脏（心脏瓣膜）、人工种植牙、心脏起搏器外壳等 。
镍钛形状记忆合金是一种在一定温度下经过处理能够塑性变形为另一种形状 ， 而在一定条件下又能自动恢复成原有形状的形状记忆合金 。 镍钛形状记忆合金的疲劳极限较高 ， 耐腐蚀性良好 ， 其具有的独特的形状记忆恢复温度与人体温度相适宜 ， 具有良好的生物相容性 ， 因此在医学领域得到广泛应用 。 近年来 ， 镍钛形状记忆合金开始应用于心血管治疗领域 ， 镍钛形状记忆合金支架可应用于冠心病的治疗 ， 具有较大发展前景 。
钛合金在生物医用领域的应用呈快速发展的趋势 ， 结合国内外的研究现状 ， 其未来的发展方向为：
(1) 单晶生物医用钛合金 ， 沿某一方向生长获得的单晶材料可获得接近人体骨骼的弹性模量 ， 制作的植入体也会具有更好的弹性模量匹配；
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