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外科植入物医用钛合金材料的研发现状
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-03-12
无钒医用钛合金 Ti-6Al-7Nb Ti-5Al-2.5Fe Ti-6Al-4V
无钒医用钛合金
Ti-6Al-7Nb合金是由瑞士Sulzer医学技术公司研制开发成功的一种医用合金。与Ti-6Al-4V合金相比，Ti-6Al-7Nb合金采用与V有相同原子浓度的无毒害β稳定元素Nb代替V，性能方面与公认的Ti-6Al-4V合金相当，是一种安全且具有发展潜力的人体植入用材料。由Ti-6Al-7Nb研制生产的多种合金植入件已投入临床应用，效果良好。
另一种医用钛合金Ti-5Al-2.5Fe是由德国研发的。与Ti-6Al-4V合金相比，以廉价、无毒的铁元素代替钒。Ti-5Al-2.5Fe属于中等强度材料，在机械性能、韧性以及疲劳强度等方面与Ti-6Al-4V相当。
我国对这两种合金也进行了研制。由宝钛集团有限公司、北京有色金属研究总院、河北医科大学、山东文登整骨医院及天津医疗器械工业公司骨科医疗器械二厂等单位联合研制的Ti-6Al-7Nb和Ti-5Al-2.5Fe合金，经生物学性能实验研究表明，合金具有良好的生物相容性，并能和骨组织形成良好的骨结合。
新型β钛合金
20世纪90年代以来，在钛合金植入物材料方面，不断有关于V、Al元素对人体存在潜在危害的报告。因此，开发优良综合力学性能并与人体软硬组织生物及力学更加相容的先进医用金属材料——新型β型钛合金就成为生物医用金属材料的研究重点。通过添加Nb、Ta、Zr、Mo、Sn等无毒元素开发了一系列新型β型钛合金。
Ti-Ni合金
Ti-Ni形状记忆合金是一种新型的功能材料，这种功能材料具有奇特的形状记忆效应、超弹性、耐疲劳、耐磨损、耐腐蚀、生物相容性好。因此，该合金在医学领域得到广泛应用。
Ti-Ni形状记忆合金成功用于骨科临床，引起骨科专家和临床医生的关注，并称之为“神奇金属”。用于骨科临床的NTSMA的变形温度为0℃~5℃，回复温度为37℃。用NTSMA材料固定骨折后，在体温或热盐水湿敷下升温而产生形状回复，但骨骼对材料回复产生了限制，这样在骨折断端产生一种动态、持续性质的加压力或钳夹力而达到固定骨折的作用。
多孔钛合金
外科植入物表面结构与植入机体后的生物学行为密切相关。与致密材料相比，孔隙的引入显著降低了钛及其合金的弹性模量，并且多孔钛的强度和模量可以通过改变孔隙率、孔径等参数调整其强度和弹性模量综合匹配，充分利用其开放的通孔结构促进骨细胞的黏附、长入及与骨组织再生重建，加快痊愈过程，使钛及其合金能在保持一定强度条件下实现材料与骨弹性模量的匹配。同时，多孔状钛合金粗糙的表面几何结构可以促进新骨组织长入孔隙，不仅加强了植入体与骨的生物固定，还可以使应力沿植入物向周围骨传递。
钛合金表面活化技术
钛合金表面活化技术是骨科植入材料研发的重点领域之一。植入物的表面是与人体直接接触的，通过表面改性，可以改善生物相容性并减少磨损，进而减少植入物松动的可能，保证植入物长期的性能.。
威高集团有限公司和中国科学院金属研究所通过对钛合金进行阳极氧化、水热处理和热处理，在其表面生成了复合氧化物涂层。制备的梯度涂层晶型完整，表面具有很高的诱导骨羟基磷灰石层形成能力及细胞吸附和增殖能力，具有很好的生物相容性。
激光近净成形外科植入件
激光近净成形技术是一种3D打印制造技术，结合计算机控制，逐步利用高能束熔化熔池中的钛合金粉末，加工成特定形状的骨科植入物或牙科修复物。西北工业大学等科研单位对纯钛等医用金属的激光立体成形工艺进行了大量研究，利用该技术制备的纯钛植入体力学性能和疲劳性能均高于纯钛，能够满足牙科植入物对力学性能的要求。目前，国内利用激光近净成形技术加工钛镍合金和钛合金血管支架的研究也取得了一定的进展。
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