文/黃何雄·臺灣省臺北市國立陽明大學

黃何雄

　　本文將針對金屬生醫材料在生物環境，特別是口腔環境中的腐蝕現象及其可能的防蝕方法進行闡述。

　　1986年歐洲生醫材料學會將生醫材料（biomaterials）定義為非生命性材料（nonviable materials）應用于醫療器材。它可以直接與人體接觸用來替代組織與器宮（例如植入材料），也可間接與人體接觸（例如醫療器械）。植入人體的生醫材料主要是用以替代人體中先天或后天的缺陷，改善器宮機能不足，維持原本器宮的生理功能。

　　生醫材料的來源主要為自體移植、異體移植及人工合成材料三種。就生醫材料而言，目前仍有許多改善的空間，且隨著材料科技產業之進步及創新，各種生醫材料在生物環境中的應用也趨向多元化發展。

　　目前，生醫材料種類大致可分為金屬、陶瓷、高分子及復合材料等，其中金屬生醫材料已廣泛被應用于醫療器械、牙科及骨科植入物等。由于金屬在生物環境中會有離子釋出的問題，因此如何避免生物組織與金屬接觸后會有不良反應產生，則為需要審慎探討的重要課題。

　　種類

　　金屬生醫材料依其表面特性的差異可概分為貴性（nob1e）金屬及鈍化（passive）金屬兩種。其中貴性金屬的穩定性與否，可從熱力學上的觀點來判斷；周期表過度元素中金屬（如鈦、鋯、鈮、鉬、鈷、鉻等）的穩定性則是與其表面所生成薄且致密的保護性金屬氧化膜（鈍化膜）有關。然而上述兩類材料表面性質截然不同，因此在生物環境中的耐蝕性質也會有所差異，在此不一一贅述。

　　所處的生物環境

　　人體體液與口腔唾液環境中（溫度約37℃ ）含有各種無機物、非蛋白質的有機物、蛋白質及各種體內必須存在的電解質等，這些生物環境中的成分皆可能影響金屬生醫材料的耐蝕性質。通常為了研究的需求及方便性，各種人工配制的體液及唾液便常被用來模擬實際的生物環境。

　　體液屬于一種緩沖溶液，因此人體環境中的酸堿值不易改變，通常血液及間隙液的酸堿值接近中性，但植體材料表面體液的酸堿值可能因生物分子（例如蛋白質）的等電位點而改變。血漿中的氯離子濃度約為海水的1/3。另外，人體中的體液所含的氨基酸及蛋白質也會影響金屬生醫材料的耐蝕性質。靜脈血液中的含氧量是空氣中的1/4,細胞間隙的含氧量則只有空氣中的1/80至1/4，此低濃度的含氧環境亦可能會加速金屬生醫材料的腐蝕。口腔環境中的酸堿值則偏微酸性，其氯離子濃度約為0.9%，稍低于海水的1/3。

　　口腔環境中的腐蝕問題

　　金屬生醫材料與生物環境的作用

　　（1）金屬生醫材料對生物環境的作用。

　　①金屬表面釋放的金屬離子種類與濃度以及由機械應力效應（如磨耗）所產生的顆粒或磨屑，均可能影響周遭生物組織反應。

　　②金屬生醫材料表面局部的電化學反應導致生物微觀環境的改變（例如酸堿值及氧濃度的改變）。

　　③金屬生醫材料表面電場及電流對吸附的分子生物類別以及周邊細胞的影響。

　　（2）生物環境對金屬生醫材料表面的作用。受損組織局部的發炎，造成材料表面酸堿值的降低。

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