β钛合金研究进展及其在骨科中的应用前景

前言 医用钛合金的发展经历了三个阶段:纯钛和六铝四钒钛合金;以Ti-6A1-7Nb和Ti-5A1-2.5Fe为代表的a+β型合金;具有更好生物相容性和更低弹性模量的β钛合金.本文从材料学角度和生物相容性角度重点介绍了新型β钛合金的国内外研究进展.另外,本文还探讨了新型低弹性模量β钛合金在骨科方面的应用前景.     

三种心血管支架用金属材料的表面特性与生物相容性

考察了316L不锈钢、NiTi合金和TLM钛合金的表面特性、血液相容性和内皮化能力,以筛选心血管支架材料。结果表明,316L不锈钢具有较好的血液相容性,内皮细胞生长良好,但耐蚀性差;NiTi合金的耐蚀性和血液相容性优良,内皮细胞生长状况良好。TLM合金由生物相容性元素组成,其耐蚀性好,但表面粗糙度较高,亲水性差,影响了材料的血液相容性和内皮化能力。作为心血管支架材料,三种材料中NiTi合金具有最好的生物相容性。     

新型β钛合金Ti_(35)Nb_3Zr_2Ta在人工关节假体应用中的生物相容性

背景:目前被广泛应用于人体关节置换的钛合金为Ti6Al4V,但其弹体模量高于人体骨,导致人工关节假体的稳定性差。而新型β钛合金Ti35Nb3Zr2Ta弹性模量较低,或许能成为新一代生物相容性较好的人体关节假体材料。目的:探讨新型β钛合金Ti35Nb3Zr2Ta在人工关节假体应用的生物相容性。方法:应用计算机检索自万方数据库、中国知网和Pub Med文献数据库,检索时间范围2010至2015年,以"新型β钛合金;人工关节假体;生物相容性"为检索词,检索医用人工关节假体材料的应用现状及新型β钛合金Ti35Nb3Zr2Ta在人工关节假体应用的生物相容性的研究。结果与结论:与Ti6Al4V相比,Ti35Nb3Zr2Ta表面粗糙度较高,表面接触角较小,碱性磷酸酶活性以及成骨细胞的钙沉积量明显高于Ti6Al4V,具有良好的生物相容性,可以考虑在人工关节假体领域中进一步广泛应用。     

新型生物医用钛合金组织与性能研究进展

文章综述了传统生物医用钛材料及新型医用钛合金组织与性能的研究发展现状．重点介绍了围内外对日前热点研究的新型医用β型钛合金在弹性模量、复杂的相转变、超弹性、超细晶制备及组织性能研究方面的进展,为新型医用钛合金的设计、开发及应用提供了参考。     

β型钛合金材料的生物相容性评价

背景:前期大量研究证实钛及钛合金具有良好的生物相容性和较强的耐腐蚀性,β钛合金以其高机械强度、低弹性模量,使其成为目前最具有吸引力的金属生物医学应用材料。目的:评价两种新型β型钛合金材料TLE(Ti-(3～6)Zr-(2～4)Mo-(24～27)Nb),TLM2(Ti-(1.5～4.5)Zr-(0.5～5.5)Sn-(1.5～4.4)Mo-(23.5～26.5)Nb)的生物相容性。方法:取健康成年新西兰兔30只,随机抽签法分为皮下植入组和肌肉植入组。将2种新型钛合金TLE、TLM2加工成圆柱形实验试件,分别植入家兔大腿皮下和背侧肌肉内。对照材料(Ti-6Al-4V)同法植入同一动物的对侧相同部位。依据GB/T16886.6-1997标准,在1,2,6,12,24周取标本大体观察纤维包膜的形态,光学显微镜下观察皮下和肌肉组试件与周围组织界面反应情况,苏木精-伊红染色进行组织学观察。结果与结论:植入2,6,12,24周后,试件周围均形成了血管化的包膜,随着植入时间的延长包膜逐渐变薄、透明度增高,包膜内毛细血管的数量增加。肌肉植入组包膜厚度在6,12周时比皮下植入组薄,炎细胞主要是中性粒细胞、巨噬细胞、多核巨细胞、淋巴细胞和浆细胞,随着时间的延长,各类炎细胞的数量逐渐减少,12周后中性粒细胞数量明显减少,淋巴细胞和浆细胞随时间延长数量逐渐变少,24周时均未见中性粒细胞。说明TLE,TLM2新型医用钛合金生物相容性好,具有良好的临床应用前景。     

β钛合金特性及其在骨科领域的应用现状和研究进展

目前常用于骨科的生物医学金属材料主要有不锈钢、钴铬合金、形状记忆合金、钛合金、贵金属材料等,其中钛合金凭借比重小、比强度高,具有较低的弹性模量、优异的耐腐蚀性和良好的生物相容性等特性[1],迅速在骨科领域得到了广泛而深入的发展和应用,成为人工关节(髋、膝、踝、肩、肘、腕、指关节等)、骨创伤产品(螺钉、钢板、髓内钉等)、脊柱内固定系统等骨科用内植入产品的理想材料[2-5].生物医用钛合金按显微组织类型可以细分为α型钛合金(如纯钛系列)、β型钛合金(如Ti-12Mo-6Zr-2Fe等)和α+β型钛合金(如Ti-6Al-4V等)三大类.与α型钛合金、α+β型钛合金相比,β型钛合金不含V和Al两种有毒元素,具有更低的弹性模量、更高的强度以及更好的生物相容性,不易产生“应力屏蔽”现象,因而具有更优异的综合性能,更适于作为植入物植入人体,成为了近年钛合金材料研究的热点.     

生物医用钛合金材料的生物及力学相容性

背景：保证生物材料优良的生物及力学相容性是研制开发外科植入物及矫形器械产品的关键,但目前对其研究缺乏系统性和统一性认识。 目的：初步分析生物医用钛合金材料生物及力学相容性的概念、内涵,指导医疗器械产品的选型设计与应用。 方法：应用计算机检索PubMed、Elsiver、Springerlink、CNKI及维普等数据库1995至2012年相关文献,围绕“生物及力学相容性”主题词,探讨合金成分、显微组织及相变控制和材料表面状态优化等因素对钛合金材料生物及力学相容性的影响规律。 结果与结论：生物及力学相容性是一个综合评价概念。进行医用钛合金材料选型设计时,首先要求合金中的组成元素无不良反应,并保证其与组织、血液及免疫和全身反应的安全性,同时要求所添加元素对钛合金的机械性能等其他性能不良影响最小。钛合金中常见的合金化元素主要包括α相稳定元素、β相稳定元素和中性元素3类。要使生物医用钛合金植入材料获得优良的生物及力学相容性,对材料内部显微组织和相变进行控制,以及开展材料表面状态改性优化也至关重要。但不能单纯追求一种钛合金的低模量或高强度等某一单项力学指标与人体骨组织接近或匹配而简单判定其生物力学相容性的优劣。     

冠状动脉支架材料类型与置入后的效果评价

目的:冠状动脉内支架有金属裸支架、药物涂层支架、生物降解支架以及新型支架如放射性血管支架、静脉覆盖支架和基因支架等多种。如何选择适宜的支架,以取得最佳的治疗效果,是目前医学界研究的热点。目的:阐述冠状动脉支架的临床应用进展,并探讨冠状动脉支架置入后的治疗效果。方法:作者以"冠状动脉内支架,金属裸支架,药物涂层支架,生物降解支架,心血管新型支架,凝血系统,炎症反应"为检索词,在中国期刊全文数据通信(CNKI:2002/2010)中,采用电子检索的方式进行文献检索。排除Meta分析及重复性研究,共检索到27篇文献,从冠状动脉支架的种类、研究进展及其生物相容性,冠状动脉支架置入后凝血系统的变化,以及冠状动脉支架置入后炎症反应等方面进行探讨。结果:①不论是金属裸支架、药物涂层支架、生物可降解支架以及新型支架,其支架材料的改进更新均以改善生物相容性和生物力学性能为目标。②心血管支架的生物相容性是一个复杂的连锁过程,血液相容性和组织相容性是评定生物相容性的两项基本内容。③利用有限元分析心血管支架材料的力学特性可为未来支架的优化设计提供有益的帮助。结论:现行的心血管支架尚未完全解决生物相容性问题,理想的心血管支架还有待进一步的深入开发与研究。     

医用不锈钢材料的腐蚀、磨损及其生物相容性

背景:目前在硬组织修复和替换方面,医用不锈钢仍然具有钴基合金、钛合金以及复合型生物陶瓷等材料无法替代的作用。但不锈钢被植入体内后因腐蚀和摩擦磨损等作用会逐渐破坏而释放出金属离子,导致毒副作用和植入失效。近年来,对新型不锈钢材料在耐蚀性、耐磨损性及生物相容性方面的研究有了很大进展,并成为人们日益关注的研究开发课题。目的:从腐蚀、磨损和生物相容性3方面总结医用不锈钢的研究现状,并分析指出研究中存在的问题和以后的发展方向。方法:应用计算机检索中国期刊全文数据库(CNKI)和PubMed数据库中1995-01/2010-01关于医用不锈钢的腐蚀、磨损和生物相容性等方面的文章,根据纳入标准选择39篇文章进行综述。结果与结论:通过金属材料表面改性处理以及新型无镍不锈钢的研发将有效提高不锈钢的耐蚀性和耐磨性、降低镍等金属离子的危害性,但目前尚缺乏适宜的不锈钢耐磨损腐蚀复合改性技术。而新型无镍不锈钢拥有更为优良的综合性能和生物相容性,具有良好的发展前景。医用不锈钢研发和应用时要全面考虑各种因素的影响,材料在使用时需要同时满足腐蚀、磨损和生物相容性3方面的要求,同时要建立完善的材料性能评价体系。     

镁基金属作为生物骨科材料应用的研究进展

镁及镁合金具有密度小,比强度和比刚度高,弹性模量接近人骨,有良好的生物相容性和生物可降解性。且镁是可被人体吸收的常量元素等优点,在骨科生物医用材料领域具有广阔的应用前景。综述了镁及镁合金作为骨科内固定材料及骨组织工程多孔支架材料方面的研究现状,并对如何改善镁基金属的耐腐蚀性的方法进行了简单论述。