钛合金在骨科植入领域的研究进展
2021-08-13刘剑桥唐毓金王立强
材料工程 2021年8期
刘剑桥,刘 佳,唐毓金,王立强
(1 右江民族医学院附属医院,广西 百色 533000;2 上海交通大学 材料科学与工程学院 金属基复合材料国家重点实验室,上海 200240)
生物材料因其良好的综合力学性能及优异的生物相容性,现已广泛应用于骨科、口腔科、皮肤组织工程、心血管等领域[1],在疾病的诊断治疗、创伤的替换修复或诱导再生等方面应用广泛[2]。生物材料在骨科疾病治疗中发挥重要作用,常见植入物材料包括生物陶瓷、不锈钢、钛、镁、钴合金、医用超高分子量聚乙烯材料等。
钛是一种重要的金属元素,密度为4.51 g/cm3,接近人体硬组织,且其生物相容性、耐腐蚀性和抗疲劳性能优于不锈钢材料、钴合金材料等。钛合金是目前最佳的金属医用材料之一,在骨科领域有广泛应用。然而,作为骨科常用植入物材料,钛及钛合金依然存在许多不足,比如:“应力遮挡”效应[3],强度较低、表面耐磨性能较差,Ti-6Al-4V等传统钛合金中所含的铝、钒等元素对机体存在潜在危害[4]等,因此,仍需要开发高性能的生物医用钛合金来满足临床应用需求。本文从钛及钛合金力学性能、耐腐蚀耐磨性能、成骨性能、抗菌性能等方面阐述钛及钛合金最新研究进展,并对未来生物医用钛合金研究方向进行展望。
1 微观结构特点及发展阶段
自20世纪以来,金属植入物已在医学领域广泛应用。作为体内临时或永久植入物,金属材料成为骨科手术中不可分割的组成部分。金属材料与其他非金属材料相比,具有许多优点:高拉伸强度、高韧性,较好的耐冲击性、延展性及成型加工性能,性能稳定等。……
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