生物医用金属材料是一类特殊的材料,它们被设计和制造用于与生物体直接接触,用于诊断、治疗、替换或增强人体组织或器官的功能。这些材料必须具备良好的生物相容性、机械性能、耐腐蚀性和耐久性,以确保在人体内的长期稳定性和安全性。
历史发展
金属医用材料的使用可以追溯到公元前400至300年,最初用于牙齿修复。19世纪后期,随着贵金属银的使用和镀镍钢螺钉的开发,金属医用材料开始得到系统研究。20世纪30年代,钴铬合金、不锈钢和钛及合金的开发成功,奠定了金属医用材料在生物医用材料中的重要地位。70年代,Ni-Ti形状记忆合金和金属表面生物医用涂层材料的发展,进一步推动了生物医用金属材料的进步。
常用材料
1.不锈钢:作为最早开发的生物医用合金之一,不锈钢具有易加工、价格低廉的特点,通过冷加工可以提高其耐蚀性和屈服强度。
2.钴合金:钴合金适合制造体内承载条件苛刻的长期植入件,其耐腐蚀性比不锈钢高40倍,主要用于人工髋关节、膝关节等。
3.钛合金:钛合金具有极好的生物亲和性,是目前最佳的金属医用材料之一,尤其适合骨内埋植。
4.贵金属和纯金属:如金、银、铂等,它们具有良好的生物相容性和抗氧化性,用于整牙修复、颅骨修复等。
新型材料和技术
近年来,随着技术的进步,新型医用金属材料不断涌现,包括高氮无镍不锈钢、生物可降解金属、抗菌医用金属、生物功能化金属、医用金属3D打印制备、磁兼容金属等。这些新型材料和技术的发展,为医用金属材料的应用提供了更多可能性和更好的性能。
应用领域
生物医用金属材料广泛应用于骨科、口腔科中的硬组织修复和替换,心脑血管支架等各类管腔支架以及外科手术工具。它们在临床上的应用,极大地提高了医疗器械的性能和治疗效果。
安全性和挑战
尽管生物医用金属材料在医疗领域有着广泛的应用,但长期的实用性与安全性仍是对其的第一要求。例如,钴合金虽然性能优越,但其价格较高,且金属磨损腐蚀可能导致Co、Ni等离子溶出,引起细胞和组织坏死等问题。因此,研究人员持续在探索如何改善这些材料的性能,以确保其在人体内的长期稳定性和安全性。
生物医用金属材料是医疗领域不可或缺的一部分,随着科技的发展,这些材料的性能和应用范围将不断扩大,为患者提供更好的医疗服务和治疗效果。
... 分类:生物医药