| 标题 | 生物医学材料的应用 |
| 范文 | 郑晨昕 摘要：目前表面改性已成为钦基生物医学材料研究的一个重要方向，其目的是提高材料在生体环境中的生物相容性和生物活性。由于材料的表面形态直接影响了植入材料的生物相容性和种植效果，而生物活性能提高材料的骨键合能力，因此材料形态学表面改性技术和表面生物活化的研究将为生物医学材料的发展提供良好的应用前景。本研究结合了形态学表面改性和化学处理两种方法制备了具有生物活性的表面微孔钦/钦基生物医学材料，并对材料的制备工艺及其生物学性能进行了系统研究。 中图分类号：G4? 文献标识码：A? 文章编号：（2020）-052-206 钦基生物医学材料作为硬组织修复和替换材料的发展及应用现状要具有优异的抗腐蚀性能一一能够受人体电介质的腐蚀，否则会引起机械性能的下降乃至破坏; 在力学上要有一定的强度、坚硬度、韧性、耐磨性和耐疲劳性，能承受人体产生的各种机械作用力，长期埋植在人体内也不会丧失抗拉强度、弹性等物理机械性能; 在制造上要求易于加工成所需的各种复杂形态，价格便宜，使用方便等。 医用金属材料作为硬组织修复和替换材料主要用来修复或置换骨骼、关节和牙齿等。最初用于临床的金属材料是具有一定抗蚀性能的不锈钢，其中最为常用的是316L奥氏体不锈钢，以后又发展了Co-Cr合金，此系列合金在生物环境中具有更好的抗腐蚀性，组织反应也较小。然而近年来，钦及其合金以其优良的生物相容性和力学适应性在临床上的应用对Co-C：合金的主导地位提出了严峻的挑战，己逐步取代了Co-C;合金及不锈钢U 6_z y。上述几种医用金属材料与人体骨骼的机械性能比较如表所示。 钦基生物医学材料的生物学性能 用于生物材料的纯钦及其合金具有优异的物理化学性能和生物相容性，是目前硬组织修复和替换中首选的医用金属材料。1-2-2-1良好的耐腐蚀性能。常温下，钦表面有一层厚约50 X 10-8^ 100 X 10'8m的致密而稳定的氧化膜[[22--23]，维持其钝态。这层氧化膜决定了钦耐人体组织液腐蚀。钦植入人体后，界面处发生复杂的反应，结果使氧化膜增生。纯钦表面的Ti0：溶解速度极慢，虽然临床观察到患者在使用钦种植体后体内出现钦的累积，环绕种植体的软组织中钦含量可达2000 X 10-6，并能见到组织被染色，但是，并未观察到细胞、组织、系统性毒性反应，因此，仍可认为钦是耐蚀性较好的生物相容性材料。 钦基生物医学材料的临床应用 由于钦基生物医学材料具有上述优异的生物相容性和适宜的机械性能和理化性能，已成为目前硬组织修复、增强和替换的首选材料，在骨科、矫形外科、牙科及口腔医学等领域得到广泛应用。1-2-3-1在骨科和矫形外科中的临床应用 人类进入高龄化步伐的加快，使患有各种骨病和关节疾病的人数日益增加。人工骨和人工关节是为置换某一肢体骨或关节而发展起来的，适应于骨和关节严重破坏，引起疼痛、功能障碍或丧失功能的患者。在骨科和矫形外科的临床应用中钦及其合金的比重小、强度大、机械加工性能好、耐蚀性能优异，是制作人工骨和人工关节的理想材料。人工关节所用材料与其应用领域的开发年代，由此表可见，钦及其合金用作人工关节材料开始于20世纪60年代。80年代后期，生物活性陶瓷涂于易加工的钦基材上的复合材料开始使用。90年代又开发了多孔涂层钦、钦多孔涂层/生物活性陶瓷复合材料及最新的含羚基磷灰石（HA）的钦复合材料。 钦基生物医学材料在临床应用中存在的问题 材料和植入体与机体间相互作用总是通过材料与机体间的表面/界面发生，表面/界面及界面过程强烈地影响材料的生物学性能，是材料生物相容性研究的核心，亦是生物医学材料在临床应用中遇到的一大难题。医学和材料学的研究者都对其十分关注。如果认为植入材料的形态和机械强度适合临床使用的话，那么植入材料的生物相容性就受材料和生体间的界面产生的现象所支配。为将植入材料设计成在人体内具有长期的稳定性，必须研究界面上材料与生物体之间的力学适应性，材料和接触组织的力学相容性、界面适应性和组织结合性等。例如，骨折面上存在着植入材料与骨之间的弹性模量不同的问题，当植入体与骨之间的弹性模量相差悬殊时，界面上就会存在相当大的力学间隙。每逢施加外力，间隙部位就受到力学刺激，并且在界面上产生应力集中，导致骨细胞渐渐坏死，致使骨折固定失败。因此从界面力学适应性来说，植入材料的表面部分的弹性模量应当接近骨的弹性模量，而中央芯部应具备足够的机械强度、高的刚性和良好的韌性等力学性能。为此采用钦基复合材料，研究开发倾斜功能材料，是解决界面难题的必由之路。而表面/界面分析方法的研究也是推进研究工作到原子、分子水平的关键。 钦基硬组织修复和替换材料的发展趋势 随着人口老龄化和中青年创伤的增加，骨病、骨缺损、关节置换、牙病及口腔疾病等的发生率随之大幅度增加。因此对人工骨、人工关节、假牙及口腔修复用生物材料的需求量不断增大。从国内外多年来对硬组织修复和替换材料的实验研究和临床应用来看，钦基生物材料表现出优异的生物相容性和力学适应性，每年全世界用于硬组织修复和替换的钦系生物医学材料所创造的工业产值达几亿美元，并以较快的速度增长。另外，医用钦制品是高附加值的高科技产品。一个不足10克的精铸钦牙冠的国内售价约为500800元，其经济效益相当可观。然而，与不锈钢相比，目前钦基生物材料虽然在性能方面具有明显优势，但由于其价格较贵（相当于不锈钢的两倍），使其在临床中的推广和应用受到阻碍。 总结 本研究为了对纯钦基体进行形态学表面改性处理，首先以廉价的分析纯KZCO：和Ti0：粉末为原材料，进行了钦酸钾晶须的合成并确定了优化的工艺参数，在此基础上利用包埋烧结法制备出表面微孔钦，然后采用化学处理法对其进行生物活化，从而制备出具有良好生物活性和生物相容性的表面微孔钦/钦基生物医学材料，对制备过程中的样品表面成分和形貌、相组成、界面微结构进行了观察分析。最后通过腐蚀试验、模拟体液培养及小鼠成骨细胞体外培养对所研制的材料进行了生物学评价。 参考文献 [1]Joon B. Park， and Roderic S. Lakes， Biomaterials： An Introduction （Second edition）， Plenum Press， New York， 1992. [2]俞耀庭，张兴栋.生物医用材料.天津：天津大学出版社，2000. 1. [3]顾汉卿，徐国凤，生物医学材料，天津科技翻译出版公司，1993. |
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