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Ti钛基非晶合金生物医用材料的应用
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-05-12
Ti钛基非晶合金与生物用Ti-6Al-4V等合金相比，其杨氏模量(80~110GPa)较低，更接近于人体骨弹性模量，植入体与人体骨弹性模量不匹配问题有望得到彻底解决。
近年开发了一系列可作为潜在生物医用材料的块体非晶合金体系，如Zr基、Ti基、Mg基、Fe基、Ca基等，其中Ti基非晶合金在生物医疗中的重要地位，引起了高度关注。Ti基非晶合金与生物用Ti-6Al-4V等合金相比，其杨氏模量(80~110GPa)较低，更接近于人体骨弹性模量，植入体与人体骨弹性模量不匹配问题有望得到彻底解决。不仅如此，Ti基块体非晶合金的优异力学性能使其在起搏器、心室辅助装置、可植入药物输送泵、接骨板以及螺钉等生物医用方面也表现出很好的应用前景。
目前已广泛使用的羟基磷灰石与人体骨类似，具有极好的生物相容性，但羟基磷灰石直接涂覆在移植材料表面后，由于陶瓷与金属界面结合力弱，容易造成剥落而使移植失败。由此研发出生物Ti基非晶合金复合材料，通过原位复合，使羟基磷灰石颗粒均匀分布在Ti40Zr10Cu36Pd14非晶基体内。研究表明，非晶合金的热稳定性及室温力学性能并没有因为羟基磷灰石的存在而降低。该Ti基非晶合金复合材料不仅保持了非晶特有的优异性能，还具有优异的生物相容性。
Ti基非晶合金，与晶体Ti一样，仍然属于生物惰性材料。如直接把这类材料植入体内后，其表面将被一层非粘附性纤维组织膜覆盖，在组织间的结合主要是组织长入其粗糙不平的表面形成一种机械锁合，而不能形成更牢固的化学结合。因此，为了提高Ti基非晶合金的生物活性，需要对其表面进行活性处理。例如，采用水热－电化学方法在NaOH溶液中，利用电极间恒定电流密度对Ti40Zr10Cu36Pd14处理10~120分钟，使合金表面获得一层“生长整合层”，然后在150℃、40MPa条件下与CaHPO4.2H2O和Ca(OH)2的混合粉末水热－热压处理2h，使非晶合金与羟基磷灰石之间形成非晶陶瓷，即可获得结合力良好的非晶合金／羟基磷灰石陶瓷复合材料。这种方法为生物医疗中的后续组织纤维生长提供了有利条件。通过类似的处理方法，也可在Ti39.6Zr9.9Cu35.6Pd13.9Ca1非晶合金表面形成一层厚约为20nm的钛酸盐纳米网筛层。纳米网筛层能在模拟体液中诱导球状羟基磷灰石生成，在模拟体液中浸泡12天后，合金表面大部分区域被球状羟基磷灰石覆盖。这种非晶合金表面的钛酸盐纳米网筛层在体内极有可能具有生物活性。
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