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Ti鈦基非晶合金生物醫用材料的應用
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-05-12
Ti鈦基非晶合金與生物用Ti-6Al-4V等合金相比，其楊氏模量(80~110GPa)較低，更接近于人體骨彈性模量，植入體與人體骨彈性模量不匹配問題有望得到徹底解決。
近年開發了一系列可作為潛在生物醫用材料的塊體非晶合金體系，如Zr基、Ti基、Mg基、Fe基、Ca基等，其中Ti基非晶合金在生物醫療中的重要地位，引起了高度關注。Ti基非晶合金與生物用Ti-6Al-4V等合金相比，其楊氏模量(80~110GPa)較低，更接近于人體骨彈性模量，植入體與人體骨彈性模量不匹配問題有望得到徹底解決。不僅如此，Ti基塊體非晶合金的優異力學性能使其在起搏器、心室輔助裝置、可植入藥物輸送泵、接骨板以及螺釘等生物醫用方面也表現出很好的應用前景。
??? 目前已廣泛使用的羥基磷灰石與人體骨類似，具有極好的生物相容性，但羥基磷灰石直接涂覆在移植材料表面后，由于陶瓷與金屬界面結合力弱，容易造成剝落而使移植失敗。由此研發出生物Ti基非晶合金復合材料，通過原位復合，使羥基磷灰石顆粒均勻分布在Ti40Zr10Cu36Pd14非晶基體內。研究表明，非晶合金的熱穩定性及室溫力學性能并沒有因為羥基磷灰石的存在而降低。該Ti基非晶合金復合材料不僅保持了非晶特有的優異性能，還具有優異的生物相容性。
Ti基非晶合金，與晶體Ti一樣，仍然屬于生物惰性材料。如直接把這類材料植入體內后，其表面將被一層非粘附性纖維組織膜覆蓋，在組織間的結合主要是組織長入其粗糙不平的表面形成一種機械鎖合，而不能形成更牢固的化學結合。因此，為了提高Ti基非晶合金的生物活性，需要對其表面進行活性處理。例如，采用水熱－電化學方法在NaOH溶液中，利用電極間恒定電流密度對Ti40Zr10Cu36Pd14處理10~120分鐘，使合金表面獲得一層“生長整合層”，然后在150℃、40MPa條件下與CaHPO4.2H2O和Ca(OH)2的混合粉末水熱－熱壓處理2h，使非晶合金與羥基磷灰石之間形成非晶陶瓷，即可獲得結合力良好的非晶合金／羥基磷灰石陶瓷復合材料。這種方法為生物醫療中的后續組織纖維生長提供了有利條件。通過類似的處理方法，也可在Ti39.6Zr9.9Cu35.6Pd13.9Ca1非晶合金表面形成一層厚約為20nm的鈦酸鹽納米網篩層。納米網篩層能在模擬體液中誘導球狀羥基磷灰石生成，在模擬體液中浸泡12天后，合金表面大部分區域被球狀羥基磷灰石覆蓋。這種非晶合金表面的鈦酸鹽納米網篩層在體內極有可能具有生物活性。
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