316L不銹鋼和Co-Cr合金

　　3I6L不銹鋼和Co- Cr合金生物材料的使用已有很長的歷史。目前，廣泛用于人工關(guān)節(jié)、骨折接合用夾板、人工心臟瓣膜等植入假體的制作。但在人體這一特殊的使用環(huán)境中，上述合金往往產(chǎn)生各種腐蝕失效行為，造成金屬離子的釋放，引起嚴重的生理反應(yīng)，甚至造成植入的失敗。

　　鈦表面的腐蝕與離子釋放

　　鈦雖是工業(yè)上在一種耐腐蝕性很強的金屬，但由于人體為動態(tài)的含蛋白質(zhì)的氧化環(huán)境，因此，鈦植入人體后的耐腐蝕性大大降低。Ducheyne等人的研究表明植入后鈦仍向周圍組織和體液釋放出腐蝕產(chǎn)物。

　　這種腐蝕產(chǎn)物可引起組織細胞的變性和壞死、非特異性炎癥、過敏反應(yīng)，甚至導(dǎo)致腫瘤的形成。因此減少或防止植入后金屬離子的釋放和腐蝕的產(chǎn)生是非常必要的。

　　鎂合金的腐蝕

　　鎂及其合金具有與人體骨相近的密度、彈性模量，無毒、可降解性，生物相容性好，有較高的比強度和比剛度等諸多優(yōu)良的性能，在治療骨折和骨缺損方面具有潛在的優(yōu)勢，有望成為新一代的金屬硬組織植入材料。然而，由于鎂的化學(xué)性質(zhì)極為活潑，尤其是在含Cl^-的腐蝕介質(zhì)中，MgO表面完整性會遭到破壞，導(dǎo)致腐蝕的加劇，而人體體液，是含有大量Cl^-的溶液環(huán)境。因此，研究鎂及其合金在生生理環(huán)境腐蝕行和機制是十分必要的。

　　目前，國內(nèi)外的研究主要集中在鎂及其合金在體內(nèi)外的降解機理以及表面改性這兩個方面。相信隨著研究的深人與系統(tǒng)，鎂及其合金作為醫(yī)用植人材料的優(yōu)勢將會進一步展現(xiàn)，其臨床應(yīng)用領(lǐng)域也將會更加開闊。

　　表面改性

　　生物材料和人工器宮在長期或短期與人體血液或組織接觸，執(zhí)行其替代、修復(fù)或輔助治療功能時，首先必須滿足與人體血液及組織的相容性，生物材料的表面性質(zhì)具有十分關(guān)鍵的作用。

　　單一材料往往難以既具有作為人工器官所需要的功能性，又具有良好的與生物體的相容性，因而，對生物材料表面性質(zhì)的研究和改善正成為極為活躍而且發(fā)展迅速的領(lǐng)域。下面以金屬材料為例。

　　鈦合金的防護

　　為縮短種植后的愈合期，提高骨整合的效果，有關(guān)鈦表面活性化處理的研究日益得到重視。它主要包括兩個方面的內(nèi)容，一是獲得能與骨形成骨性結(jié)合的活性表面，二是實現(xiàn)鈦表面磷灰石涂層的自生。因此，鈦的表面活性化處理具有表面仿生鈣磷涂層提高骨性結(jié)合能力，可在形狀復(fù)雜或多孔種植體上制作均勻涂層，可避免熱效應(yīng)對基體材料的影響，有簡單高效等優(yōu)勢。其方法主要有化學(xué)處理法和溶膠、凝膠法。

　　鈦的表面活化處理以其簡便有效而日益引起廣大研究者的注意，并且表面活化處理的應(yīng)用己擴展到其它金屬。活化后的表面顯示出良好的愈合效應(yīng)和骨性結(jié)合，是一個值得進行系統(tǒng)深入研究的領(lǐng)域。目前尚存自生涂層在酸性模擬體液中溶解較快的問題，另外，還缺乏對活化表面種植后的表面離子析出及其與噴涂磷灰石層種植效果的系統(tǒng)比較研究。

　　鎂合金的防護

　　鎂及鎂合金的表面防護層主要有化學(xué)轉(zhuǎn)化膜層，等離子體電解氧化，溶膠一凝膠等。化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理是在化學(xué)處理液中使金屬表面形成氧化膜的方法。目前技術(shù)較成熟的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜是無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，包括磷酸鹽膜、磷酸-高錳酸鉀膜、多聚磷酸鹽膜、稀土轉(zhuǎn)化膜等都具有較好的表面防護效果。Wang等在硅酸鹽-KOH-乙二醇（基電解質(zhì)）電解液中加入不同濃度的ΚF,在AZ31鎂合金表面制備了等離子體電解氧化薄膜。在8.0g/L KF電解液中，膜層顯示最高的耐蝕性。shang等通過微弧氧化和溶膠-凝膠技術(shù)在鎂合金表面制各了復(fù)合防護層。該復(fù)合防護層可通過阻斷腐蝕離子與鎂合金的接觸，大大增強AZ91D鎂合金的耐蝕性。另外，Yekehtaz等將甲烷和乙炔注入鎂合金，為鎂提供了有效的防腐保護。

　　總之，鎂及其合金作為一類新型植人材料具有巨大的優(yōu)勢和潛力。但由于鎂及其合金的耐蝕性能差，加之人體內(nèi)是一個復(fù)雜的腐蝕環(huán)。因此，關(guān)于鎂及其合金在體內(nèi)外的降解機理以及表面改性這兩個方面還需要進一步開展研究。

　　未來發(fā)展趨勢和研究方向

　　至今為止，雖然發(fā)展了基于各種人體使用環(huán)境需求和特定功能的生物材料，然而，尚無任何一種現(xiàn)存材料能夠完全令人滿意。如金屬和塑料雖然容易加工成型，但耐磨性卻很差，其熱膨脹也與人骨組織相差太遠，陶瓷雖具備生物相容和化學(xué)穩(wěn)定性好、熱膨脹小，硬度高等優(yōu)點，但卻脆性大，且成型困難。為此，具有不同特性的材料復(fù)合化是今后生物醫(yī)用材料發(fā)展的主要方向。

　　此外，我國生物醫(yī)學(xué)材料科學(xué)與工程與美、歐、日等發(fā)達國家和地區(qū)相比，仍有相當大的差距，特別是高技術(shù)生物材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展滯后，部分關(guān)鍵原材料及技術(shù)含量高的一些高端植入器械仍然需要進口，還不能完全滿足13億人口醫(yī)療保健的基本需求。

　　預(yù)計未來十年，有關(guān)生物材料的研究將有突破性的進展，而作為硬組織修復(fù)材料，尚有許多課題有待探討。它們可概括以下幾點。

　　（1）提高現(xiàn)有生物陶瓷的可靠性，提高其強度，改善韌性。而最有希望的途徑是研究復(fù)合材料，如金屬一陶瓷復(fù)合、陶瓷纖維增強生物陶瓷、聚合物一陶瓷復(fù)合、骨膠原一生物陶瓷復(fù)合等。

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