文/高瑾·北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院

高瑾

　　本文概述了生物醫(yī)用金屬材料腐蝕的研究現(xiàn)狀；著重綜述了應(yīng)用廣泛的、具有發(fā)展前景的、典型的生物醫(yī)用金屬材料在生物醫(yī)用環(huán)境下的腐蝕問(wèn)題、研究現(xiàn)狀、解決途徑與發(fā)展趨勢(shì)。

　　隨著生命科學(xué)和材料科學(xué)的不斷發(fā)展與演變，人們開始利用生物醫(yī)學(xué)材料對(duì)有機(jī)體進(jìn)行修復(fù)、替代與再生，并在有效使用期內(nèi)不會(huì)對(duì)宿主引起急性或慢性危害。

　　生物醫(yī)用材料在人體這一嚴(yán)苛的腐蝕環(huán)境（存在鈉離子、氯離子和碳酸氫根離子等電解質(zhì)及各種復(fù)雜的有機(jī)化合物）中的腐蝕性能是決定其使用壽命以及使用性能的關(guān)鍵因素，同時(shí)也與生物相容性息息相關(guān)，這是生物醫(yī)用材料區(qū)別于其它功能材料的最重要特征。

　　生物醫(yī)用材料的腐蝕問(wèn)題主要集中在金屬材料方面，一般醫(yī)用金屬材料在體液環(huán)境中必須是惰性的或是高耐蝕性的，但也存在腐蝕問(wèn)題。而這些材料在生物環(huán)境下的腐蝕失效遠(yuǎn)比在一股工程環(huán)境中要復(fù)雜。

　　金屬材料在生物環(huán)境下的腐蝕問(wèn)題主要是由水參與的電化學(xué)腐蝕過(guò)程，也稱為水溶液腐蝕與溶解過(guò)程。

　　生物醫(yī)用金屬表面上各個(gè)區(qū)域電極電位的高低是由其電化學(xué)不均勻性所決定的，引起化學(xué)不均勻性的原因不僅有金屬表面結(jié)構(gòu)上的顯微不均勻性（例如化學(xué)成分或個(gè)別晶體取向上的差異，晶界的存在或有異種夾雜物），還有超顯微不均勻性（例如晶格的不完整，晶格中有位錯(cuò)，異種原子或金屬原子的能量狀態(tài)不同）。

　　生物醫(yī)用金屬材料的種類從最初的不銹鋼、貴金屬，逐漸發(fā)展完善到現(xiàn)在常用的鈦及其合金，鎳鈦記憶合金等。可以預(yù)見在未來(lái)，擁有極大發(fā)展?jié)摿Φ逆V合金等將在生物醫(yī)用領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。

　　生物醫(yī)用共型金屬材料的腐蝕

　　生物醫(yī)用不銹鋼

　　醫(yī)用不銹鋼具有適宜的力學(xué)性能、加工性能和低成本優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用最多，也最早。迄今為止仍在口腔醫(yī)學(xué)和骨科（人工關(guān)節(jié)、固定器材）中廣泛應(yīng)用；但是在生物體復(fù)雜的生理環(huán)境中，不銹鋼出現(xiàn)大量腐蝕失效問(wèn)題，導(dǎo)致植入物斷裂，并且腐蝕產(chǎn)物還會(huì)引起惡性組織反應(yīng)。

　　人們就此開展了大量的研究工作，研究結(jié)果表明：在人體環(huán)境中，不銹鋼材料尤其對(duì)縫隙腐蝕敏感，且多發(fā)生于多零件植入裝置的界面處（如帶有螺釘?shù)墓前澹?duì)失效骨板腐蝕情況的研究表明：腐蝕發(fā)生在螺孔/螺釘?shù)慕饘?金屬界面處，因在界面處發(fā)生縫隙腐蝕而導(dǎo)致的骨板失效率達(dá)到34.2%;在骨釘與骨板的界面處，磨蝕也占很大比重，且會(huì)加劇縫隙腐蝕破壞。

　　不銹鋼植入體受力區(qū)域比未受力區(qū)域腐蝕更敏感。因?yàn)殁g化層在機(jī)械作用的過(guò)程中可能被破壞，在生理鹽水環(huán)境中，表面再鈍化的驅(qū)動(dòng)力不大，局部點(diǎn)狀腐蝕將會(huì)發(fā)生，而加入2%~4%的鉬能提高不銹鋼的抗點(diǎn)腐蝕能力，機(jī)制是通過(guò)表面吸收鉬酸根離子而使表面重鈍化；不銹鋼材料的粗糙表面和多孔性會(huì)增加反應(yīng)表面積，從而增加腐蝕量。

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