生物医用钛合金材料.doc

发布日期:[2006-12-28]   共阅[2695]次        摘要综述了生物医用钛及其合金材料的最新开发应用进展与市场状况;对我国目前应用生物医用钛及其合金方面存在的问题进行了初步分析;并对这一领域的发展前景进行了展望。关键词生物医用钛及其合金材料;生物相容性;弹性模量;骨整合1概述生物医用材料是材料科学的一个重要分支,是用于诊断、治疗或替代人体组织、器官或增进其功能、具有高技术含量和高经济价值的新型载体材料,是材料科学技术中一个正在发展的新领域。生物医用材料对于探索人类生命奥秘、保障人类健康长寿做出更大贡献。近10多年以来,生物医用材料及制品的市场增长率一直保持在20%—25%左右,预计未来10年-15年内,包括生物医用材料在内的医疗器械产业将达到医药制品市场规模,成为21世纪世界经济的支柱产业。在生物医用金属材料中,钛及其合金凭借优良的综合性能,成为人工关节(髋、膝、肩、踝、肘、腕、指关节等)、骨创伤产品(髓内钉、钢板、螺钉等)、脊柱矫形内固定系统、牙种植体、牙托、牙矫形丝、人工心脏瓣膜、介入性心血管支架等医用内植物产品的首选材料。目前,还没有比钛合金更好的金属材料用于临床。发达国家和世界知名体内植入物产品供应商都非常重视钛合金的研发工作,推出了一系列新的医用钛合金材料,包括具有生物活性的钛合金仿生材料,在医用钛合金材料的表面处理方面也做了很多专利性的设计与开发,赋予医用钛合金材料更好的生物活性以满足人体的生理需要,从而达到使患者早日康复的目的。世界人口近65亿,据不完全统计,伤残者接近4亿,肢体伤残者6000万,牙病患者20亿,目前生物材料器件植入者仅有3500万人,每年关节置换量约150万例,与实际需要置换者的数量相差甚远。因此,生物医用材料市场需求潜力巨大。而作为生物医用金属材料的首选——钛及其合金需求也将大增,因此加大医用钛合金材料的研发力度势在必行[1]。2生物医用钛及其合金材料的发展历程、最新进展及市场状况生物医用钛及其合金材料的发展与应用经历了4个标志性阶段。,首先在英国和美国,商业纯钛被用来制造接骨板、螺钉、髓内钉和髋关节。由于接骨板在手术中需要塑形,以便贴敷断骨的生理解剖形状,所以直到现在,经过特殊加工处理的商业纯钛(IS05832-2)仍被用来制造接骨板及配套螺钉,如AO骨内固定植入物产品指定制造商——瑞士马特仕公司(MathysMedicalLtd.,Switzerland)生产的全系列AO钢板及螺钉,这是高强度钛合金所不能替代的。经临床发现,使用商业纯钛制造髓内钉及髋关节存在着明显的强度、刚度不足的问题。为避免内固定植入物的断裂失效,提高植入物的强度,在英、美、俄、日等国,出现了采用高强度Ti-6A1-4V(IS05832-2)合金替代纯钛材料。-6A1-4V合金本身也在发展,出现了具有高断裂韧性、低裂纹扩展速率、低间隙元素型Ti-6A1-4VELI高损伤容限钛合金,直到目前占80%以上钛合金植入物产品仍在使用这种合金。虽然Ti-6A1-4V合金具有优异的性能,但由于V元素可引起恶性组织反应,可能对人体产生毒副作用,因而促使材料学家研究新的不含V的钛合金材料。自80年代,德国和瑞士的生物材料学家先后研制出Ti-5A1--6A1-7Nb合金。这2种合金中,