植入人体(或动物体)以修复器官和恢复功能用的金属材料。该材料通常用作人体硬组织如牙齿、骨、关节等和软组织如心脏瓣膜、脑膜、腹膜、人工器官等。

基本介绍

主要特征

主要材料(不锈钢 钴铬钼合金 钛及其合金)

基本介绍

植入人体（或动物体）以修复器官和恢复功能用的金属材料。生物金属材料有的可以制成牙齿、骨头等起支撑作用的硬组织，有的可制成心脏瓣膜、脑膜、腹膜等软组织。植入体内的金属材料是浸泡在血液、淋巴液、关节润滑液等体液之中使用的。体液含有有机酸、无机盐，存在Na+、K+、Ca2+、Cl-等离子,是一种电解质,而且使用时间长达几年甚至几十年之久，因此生物金属材料首先要具备与人体组织和体液有良好的适应性（无毒，不引起变态反应和异常新陈代谢，对组织无刺激性），同时还要有耐蚀性和化学稳定性（金属离子不随血液转移，在体内生物环境中不发生变化，不受生物酶的影响）。生物金属材料要承受人体的各种机械动作，因此在力学上应具有适宜的强度、韧性、耐磨性和耐疲劳性能。此外，生物金属材料还要容易加工成各种复杂形状，价格便宜和使用方便。

生物金属材料中使用比较成熟和应用比较广泛的，主要是牙科和骨科用的金属材料。牙科用的金属材料有金、银、铂等贵金属合金以及不锈钢、钴基和钛基合金等（见牙科金属材料）。骨科使用的金属材料主要有镍铬不锈钢、钴铬钼合金和钛及其合金，有时也应用价格昂贵的钽、铌、金、银、钯、铂等。

主要特征

生物金属材料的最主要特征是在生理环境约束下行使功能，因而必须具备生物功能性和生物相容性。所谓生物功能性，是指生物材料在其植入位置上具有行使功能所要求的物理和化学性质。生物相容性则是一种生物材料和宿主反应起作用的能力。目前对生物相容性的理解，已不仅仅是要求材料植入后不会引起毒性反应，更要求植入材料和机体间的相互作用能够永久协调。另外，还要求生物金属材料容易加工成形，使用方便和价格便宜。种类 生物金属材料主要包括较成熟和广泛用于牙科和骨科的金属材料。牙科用的金属材料有金、银、铂及其合金、不锈钢、钴基合金、钛基合金等。骨科使用的金属材料主要有不锈钢、钴基合金和钛基合金，有时也使用昂贵的钽、铌、金、银、钯、铂等。在生物金属材料中，目前使用量最多的是不锈钢，以美国为例占全部使用量的75％，其次是钴基合金占20％，而钛及其合金只占5％。这3类材料的化学成分国际标准列于表2。

主要材料

现将骨科使用的主要金属材料分述如下

不锈钢

耐蚀性和强度不如钴铬钼合金，但价格便宜,加工性能好,所以在医疗中使用量最大。不锈钢主要制作固定骨折部位的接骨板、骨钩和骨螺钉等零件，也有用来制造人工骨、人工关节的。骨科使用的不锈钢的典型合金是Fe-18Cr-12Ni-2Mo。合金中硅和锰等杂质的含量越低越好。

钴铬钼合金

这种钴基合金常称 Vitallium（见钴基高温合金）。它的典型成分为 Co-30Cr-6Mo,还含碳0.35％。它的耐蚀性比不锈钢 (Fe-18Cr-12Ni-2Mo)高40倍左右，且有优异的耐疲劳性能和耐磨性能，是目前较好的骨科合金材料。合金中铬和钼的作用是提高强度和耐蚀性能；钼还能阻止结晶时的晶粒长大，从而改善耐疲劳性能。缺点是硬度高，加工困难。

钛及其合金

这类材料在骨科常用的三类金属材料中耐蚀性能最好，比重最轻(约为其他材料的一半)。纯钛强度较低,钛合金(Ti-6Al-4V)强度较高。钛及其合金的耐磨性差,制成的人工关节的磨损碎屑在体内积存,会造成人体组织变异。这类材料通过氮化处理可改善耐磨性能,已取得临床效果。Ti-50Ni合金是新发展起来的形状记忆合金，有形状记忆效应并有良好的力学性能。它的摩擦损耗只有钛的几十分之一。这种合金可制造人工关节，因有形状记忆效应，也可制造脊椎矫正棒、接骨板及各种类型的止血夹。

用钴铬钼合金和钛合金粉末制作的多孔金属作人工关节，不仅可减少人工关节与关节头之间的弹性模量差别，而且骨组织又能进入多孔金属中达到生理结合的效果，正在临床试用中。