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外科植入物醫用鈦合金材料的研發現狀
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-03-12
無釩醫用鈦合金 Ti-6Al-7Nb Ti-5Al-2.5Fe Ti-6Al-4V
?無釩醫用鈦合金
Ti-6Al-7Nb合金是由瑞士Sulzer醫學技術公司研制開發成功的一種醫用合金。與Ti-6Al-4V合金相比，Ti-6Al-7Nb合金采用與V有相同原子濃度的無毒害β穩定元素Nb代替V，性能方面與公認的Ti-6Al-4V合金相當，是一種安全且具有發展潛力的人體植入用材料。由Ti-6Al-7Nb研制生產的多種合金植入件已投入臨床應用，效果良好。
另一種醫用鈦合金Ti-5Al-2.5Fe是由德國研發的。與Ti-6Al-4V合金相比，以廉價、無毒的鐵元素代替釩。Ti-5Al-2.5Fe屬于中等強度材料，在機械性能、韌性以及疲勞強度等方面與Ti-6Al-4V相當。
我國對這兩種合金也進行了研制。由寶鈦集團有限公司、北京有色金屬研究總院、河北醫科大學、山東文登整骨醫院及天津醫療器械工業公司骨科醫療器械二廠等單位聯合研制的Ti-6Al-7Nb和Ti-5Al-2.5Fe合金，經生物學性能實驗研究表明，合金具有良好的生物相容性，并能和骨組織形成良好的骨結合。
新型β鈦合金
20世紀90年代以來，在鈦合金植入物材料方面，不斷有關于V、Al元素對人體存在潛在危害的報告。因此，開發優良綜合力學性能并與人體軟硬組織生物及力學更加相容的先進醫用金屬材料——新型β型鈦合金就成為生物醫用金屬材料的研究重點。通過添加Nb、Ta、Zr、Mo、Sn等無毒元素開發了一系列新型β型鈦合金。
Ti-Ni合金
Ti-Ni形狀記憶合金是一種新型的功能材料，這種功能材料具有奇特的形狀記憶效應、超彈性、耐疲勞、耐磨損、耐腐蝕、生物相容性好。因此，該合金在醫學領域得到廣泛應用。
Ti-Ni形狀記憶合金成功用于骨科臨床，引起骨科專家和臨床醫生的關注，并稱之為“神奇金屬”。用于骨科臨床的NTSMA的變形溫度為0℃~5℃，回復溫度為37℃。用NTSMA材料固定骨折后，在體溫或熱鹽水濕敷下升溫而產生形狀回復，但骨骼對材料回復產生了限制，這樣在骨折斷端產生一種動態、持續性質的加壓力或鉗夾力而達到固定骨折的作用。
多孔鈦合金
外科植入物表面結構與植入機體后的生物學行為密切相關。與致密材料相比，孔隙的引入顯著降低了鈦及其合金的彈性模量，并且多孔鈦的強度和模量可以通過改變孔隙率、孔徑等參數調整其強度和彈性模量綜合匹配，充分利用其開放的通孔結構促進骨細胞的黏附、長入及與骨組織再生重建，加快痊愈過程，使鈦及其合金能在保持一定強度條件下實現材料與骨彈性模量的匹配。同時，多孔狀鈦合金粗糙的表面幾何結構可以促進新骨組織長入孔隙，不僅加強了植入體與骨的生物固定，還可以使應力沿植入物向周圍骨傳遞。
鈦合金表面活化技術
鈦合金表面活化技術是骨科植入材料研發的重點領域之一。植入物的表面是與人體直接接觸的，通過表面改性，可以改善生物相容性并減少磨損，進而減少植入物松動的可能，保證植入物長期的性能.。
威高集團有限公司和中國科學院金屬研究所通過對鈦合金進行陽極氧化、水熱處理和熱處理，在其表面生成了復合氧化物涂層。制備的梯度涂層晶型完整，表面具有很高的誘導骨羥基磷灰石層形成能力及細胞吸附和增殖能力，具有很好的生物相容性。
激光近凈成形外科植入件
激光近凈成形技術是一種3D打印制造技術，結合計算機控制，逐步利用高能束熔化熔池中的鈦合金粉末，加工成特定形狀的骨科植入物或牙科修復物。西北工業大學等科研單位對純鈦等醫用金屬的激光立體成形工藝進行了大量研究，利用該技術制備的純鈦植入體力學性能和疲勞性能均高于純鈦，能夠滿足牙科植入物對力學性能的要求。目前，國內利用激光近凈成形技術加工鈦鎳合金和鈦合金血管支架的研究也取得了一定的進展。
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