自19世紀(jì)以來(lái)，人們一直采用骨移植術(shù)，通過植入自體骨、異體骨和人工骨等代替材料來(lái)修復(fù)大范圍骨缺陷。隨著社會(huì)文明進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民生活水平日益提高，人類對(duì)自身的醫(yī)療康復(fù)事業(yè)格外重視。社會(huì)人口老齡化、交通工具大量涌現(xiàn)，生活節(jié)奏加快，疾病、自然災(zāi)害、事故的頻繁發(fā)生和局部戰(zhàn)爭(zhēng)等，導(dǎo)致人類意外傷害劇增。目前，每年發(fā)生創(chuàng)傷的人數(shù)在全世界約數(shù)千萬(wàn)，在我國(guó)約數(shù)百萬(wàn)，其中有相當(dāng)一部分是骨創(chuàng)傷者。同時(shí)，創(chuàng)傷、腫瘤和感染等原因造成的骨缺損每年都在折磨著眾多的患者。據(jù)了解，2005年我國(guó)醫(yī)療器械產(chǎn)值約為800億元人民幣，其中與人體接觸、介入或植入人體內(nèi)的醫(yī)療器械約占整個(gè)市場(chǎng)的50%，2008年全球脊椎修復(fù)材料的產(chǎn)值就達(dá)到了7億～8億元，可見，對(duì)植入性材料的需求隨著社會(huì)的發(fā)展、科學(xué)的進(jìn)步與日俱增。

    隨著鈦和鈦合金在飛機(jī)上的成功應(yīng)用，它們也逐漸進(jìn)入到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，由于其良好的力學(xué)性能和生物相容性等，成為了最具發(fā)展前景的醫(yī)用金屬材料之一。但是醫(yī)用金屬材料植入體內(nèi)后長(zhǎng)期浸泡在含有有機(jī)酸、堿金屬或堿土金屬、Cl-離子等構(gòu)成的恒溫電解質(zhì)環(huán)境中，加之蛋白質(zhì)、酶和細(xì)胞的作用，其環(huán)境非常復(fù)雜，如圖6-109所示為植入圖解，由于植入材料在植入人體后發(fā)損耗，使得鈦合金植入材料的使用壽命受到限制。如圖6-110所示為人體大臂中嵌入的骨板和骨釘，由于骨板骨釘疲勞腐蝕，骨折不愈，術(shù)后9年左上臂再次外傷，不得不進(jìn)行二次手術(shù)，取出外固定支架再植入新的骨板。以如圖6-111的人造關(guān)節(jié)為例，一般為20～30年左右，如果由于養(yǎng)護(hù)或使用不當(dāng)還會(huì)大大降低其壽命，致使人造關(guān)節(jié)功能喪失，由此不僅需要二次手術(shù)，還會(huì)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)開銷。以人造膝關(guān)節(jié)為例，每只花費(fèi)一般在4～6萬(wàn)左右，加之手術(shù)以及后期護(hù)理的費(fèi)用，這筆開銷是非常昂貴的，對(duì)于大多數(shù)人很難承受。由于醫(yī)用材料腐蝕而引發(fā)二次手術(shù)，不僅需要花費(fèi)大筆的費(fèi)用，還要承受痛苦的折磨，如果能加強(qiáng)醫(yī)用材料的腐蝕，延長(zhǎng)其使用壽命，對(duì)于減輕植入者的痛苦，減少醫(yī)用的費(fèi)用，節(jié)約材料都大有裨益。

    Mg是一種非常輕的金屬，它的密度是1.74g/cm3,在所有的金屬結(jié)構(gòu)材料中密度最小，與人體骨的密度接近，并且Mg具有優(yōu)良的生物力學(xué)相容性，彈性模量和抗壓屈服強(qiáng)度也更加接近人體骨，因此更適于在骨等硬組織修復(fù)和心血管介入支架方面的臨床應(yīng)用，如圖6-112為血管支架效果圖。

    由于植入材料的工作環(huán)境是在人體內(nèi)部，人的體液成分和工作機(jī)理十分復(fù)雜，并且存在大量的Cl-離子，恰恰鎂合金在含Cl-介質(zhì)中呈現(xiàn)嚴(yán)重的局部腐蝕，如圖6-113所示，這使得鎂合金醫(yī)療器械的服役壽命很難估計(jì)，同時(shí)，鎂合金腐蝕引入的化學(xué)元素，如鋁、鋅、鐵等元素，隨著鎂合金的腐蝕與降解速度過快，可能會(huì)引起人體內(nèi)微量元素含量超標(biāo)，長(zhǎng)期使用會(huì)損害植入者健康。鎂合金植入材料的過快腐蝕會(huì)使材料的使用壽命難以估計(jì)，并且還會(huì)帶來(lái)其他附加疾病，甚至可能引起二次手術(shù)，增加了病患的痛苦。同時(shí)，二次治療的費(fèi)用也是比較昂貴的，以心血管支架為例，國(guó)產(chǎn)支架手術(shù)的收費(fèi)大約在每支2萬(wàn)左右，植入進(jìn)口支架大約每支3萬(wàn)左右，且植入支架數(shù)量視心血管堵塞情況而定，此外手術(shù)還要考慮到有無(wú)并發(fā)癥、病變與否等諸多情況，如若由于材料發(fā)生腐蝕而需要定期更換，醫(yī)療費(fèi)用是相對(duì)比較高的。

    重復(fù)使用的手術(shù)器械，使用后，從回收、分類、清洗、消毒、干燥、器械的檢查、保養(yǎng)、包裝、滅菌、儲(chǔ)存、發(fā)放等處理步驟，涉及到許多復(fù)雜循環(huán)操作過程，在這些過程中，常常會(huì)造成器械生銹，如圖6-114。醫(yī)療器械雖然大部分是不銹鋼材質(zhì)，具備較強(qiáng)的抗腐蝕性，但仍較容易被離子含量較高的弱酸性物質(zhì)如血液、黏液及體液等腐蝕，且細(xì)胞外液中含有大量氯元素，它會(huì)強(qiáng)烈的腐蝕不銹鋼。于此同時(shí)，消毒劑、生理鹽水、滅菌蒸汽、外來(lái)銹物也會(huì)引起器械銹蝕，有時(shí)器械在清洗后沒有進(jìn)行有效的上油維護(hù)也會(huì)出現(xiàn)銹蝕。銹漬是醫(yī)療器械最主要的污染物之一，它的存在不但會(huì)對(duì)器械造成損壞，影響器械的壽命，還會(huì)滋生細(xì)菌，影響消毒滅菌效果，造成消毒滅菌失敗，如果使用這樣的手術(shù)器械，可能會(huì)造成交叉感染，嚴(yán)重的可能還會(huì)危及患者生命。每年由于器械腐蝕而不得不更換大批的手術(shù)器械，帶來(lái)了一大筆經(jīng)濟(jì)開支。