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生物醫用金屬材料現狀與進展( 三 )


(3)進一步完善和規范生物醫用鎂合金材料的體外和體內測試標準 ， 加速其大規模實用化的應用研究 。 鎂合金的安全性和降解速率是其能否成為標準商用的可降解生物醫用材料主要影響因素 。 可降解鎂合金在生理環境下的腐蝕降解過程和機制、過程控制方法、生物相容性等問題還亟待進一步研究闡明 。
可降解鎂合金材料的未來研究方向：
(1)通過合金化、冷加工、熱處理和表面處理等方法改善鎂合金的耐腐蝕性能；
(2)添加合金元素對于材料生物相容性的影響；
(3)對腐蝕過程中材料力學性能變化的分析；
(4)可降解鎂合金材料腐蝕產物的成分分析以及生物安全性評價 。 相信在不久的將來 ， 鎂合金必定會在醫用金屬植入材料領域得到廣泛的應用 。
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生物醫用鋯基合金材料
鋯基生物醫用合金材料因其強度高、韌性好、抗腐蝕性好且具有良好的生物相容性等優點而被廣泛應用于醫療領域 。
Zr是一種擁有優良耐腐蝕性能、組織相容性好、無毒性的金屬 ， 常被用作合金化元素添加進Ti合金中 ， 以提高Ti合金的機械性能 。 從Zr-Ti二元相圖可以看出 ， Zr和Ti能相互溶解 ， 說明它們具有相似的物理和化學性質 。 近年來 ， 通過添加無毒副作用的合金元素對Zr合金進行強化及性能優化開發出了新型生物醫用合金材料 。 Zr基生物醫用合金材料因其彈性模量低、強度高、在生理環境中耐腐蝕性能好、生物相容性好等優點逐漸引起人們的關注 ， 被用作人體硬組織替代材料 。
從近些年Zr基生物醫用合金材料的體系開發及相關性能研究來看：一方面 ， 研究逐漸從單一的關注材料機械性能轉到關注材料的機械性能和生物相容性能和諧發展 ， 未來Zr基生物醫用合金材料的研究將以不斷提高其使用安全性為主；另一方面 ， 科研工作者也應致力于建立Zr基生物醫用合金材料體系的基礎數據庫 ， 比如體系的相圖、熱力學數據、對人體毒性的系統化研究、人體環境中的腐蝕機理等 。 隨著現代科學技術的發展 ， 從分子水平上展開Zr基生物醫用合金材料的研究 ， 深入了解其對人體的影響 ， 使基礎數據庫日益完善 。
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生物醫用可降解鋅基合金材料
大量研究表明 ， Zn作為新一代可降解金屬具有廣闊的應用前景 。 合金化可以克服純鋅力學性能差的缺陷 ， 另外合金化元素的加入在有效改善鋅基合金力學性能的同時也能夠給合金帶來一定的生物性能改變：Mg的添加提高了Zn的細胞相容性 ， Cu和Ag能夠增強合金抗菌性能 ， Cu2+還能對血管內皮化產生積極作用 。 目前對鋅及其合金的研究多集中在體外實驗和小動物研究 ， 而對于植入材料研究而言 ， 接近于人體應用環境的大動物實驗(原位)研究是必需的 ， 并且在以后的研究中也應著重提高Zn基合金的生物相容性 。
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生物醫用金屬材料——鎢
鎢是除了碳之外熔點最高的元素 ， 由于其較好的輻射不透過性和致血栓性 ， 純鎢機械可脫性微彈簧圈被用于介入手術治療腦動脈瘤 ， 并表現出良好的生物相容性 ， 但是鎢的可降解性往往導致被堵塞的血管再通以及血清中鎢離子濃度增大 。
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生物醫用貴金屬材料
用作生物醫用材料的金、銀、鉑及其合金總稱為醫用貴金屬 。 貴金屬的價格比較昂貴 ， 但具有較好的生物相容性 ， 因此 ， 類貴金屬得以發展 ， 例如仿金材料等 。
醫用貴金屬(金、銀、鉑等)具有獨特的生物相容性 ， 良好的延展性 ， 且對人體無毒 ， 是人類最早應用的醫用金屬材料之一 。 其中 ， 鉑族金屬是醫學上重要的鑲牙材料；另外 ， 鉑族催化劑對氧化作用來說具有極好的催化活性 ， 還有著良好的導電率和抗蝕性 ， 可用作人工心臟的能源 。
納米銀因其獨特的光學、電學、生物學特性而引起了科技界和產業界的廣泛關注 ， 成為近年來的研究熱點之一 。 納米銀的波長低于光的臨界波長 ， 賦予了其透明的特性 ， 所以被廣泛應用在化妝品、涂層及包裝上 。 銀納米粒子具有表面效應、小尺寸效應、宏觀隧道效應、量子尺寸效應 ， 開創了在催化劑材料、防靜電材料、低溫超導材料、導電涂層、導電油墨等領域的應用 。 銀納米粒子能橫穿血管 ， 到達目標器官 ， 而且能附在DNA單鏈中 ， 促使其出現了生物傳感、生物標記、生物成像、醫療診斷及治療等生物醫學領域上的應用 。 納米銀具有良好的廣譜抗菌能力 ， 被應用在藥膏和面霜中 ， 防止燒傷及開放性傷口表面被細菌感染 。 銀納米材料也應用于醫療器械及設備、水凈化裝置、運動設備、抗菌類醫藥、植入體、抗菌涂料等領域 。

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