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奧秘、保障人类健康长寿做出更大贡献。
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L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。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,作为生物医用金属材料的首选钛及其合金的需求也将大增。
钛合金材料做医疗器械优势:
器械轻巧:手术过程中可减少对血管、肌肉、器官的损伤,减少医生的疲劳,钛器械更适于做精细的显微外科手术;
耐蚀性好又无毒:设备不生锈,伤口不易感染,伤口愈合快;
钛的弹性适度:适合制作医用钳子,镊子,显微手术刀等器械;
反光性能较弱:在无影灯下操作时,钛的反光性能较弱,比不锈钢更合适。
医用钛合金材料应用领域
骨科植入物
包含人工髋关节、膝关节、脊柱内固定系统等,其中多孔钛合金椎间融合器的孔隙率可达60-80%,孔隙尺寸150-600μm,利于骨细胞长入。3D打印技术可精确复制患者CT影像数据,制造解剖匹配度>95%的个性化植入体。
心血管器械
用于制造人工心脏瓣膜支架、血管支架等,Ti-6Al-4V合金支架壁厚可加工至80μm,支撑力达10N/mm²以上。新型β钛合金(如Ti-15Mo-5Zr)因更好的抗凝血特性,使支架再狭窄率降低至5%以下。
口腔修复
纯钛(TA1/TA2)用于种植牙根,其与骨组织的结合强度可达50MPa,高于羟基磷灰石涂层的35MPa。Ti-Zr合金种植体五年存活率达97.3%,优于传统钛合金的94.1%
医用钛合金凭借其生物相容性、力学性能与制造灵活性的综合优势,已成为现代医疗不可或缺的材料基石。从骨科到心血管,从标准化部件到个性化植入物,其应用持续拓展,彰显了材料创新对人类健康的深远影响。未来,随着技术迭代与临床需求的深化,医用钛合金必将以更卓越的性能,为医疗行业书写新的篇章,助力人类追求更高品质的生命质量。
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