生物医用钛合金材料及应用
常用医用金属材料
常用医用金属材料生物医用金属材料又称医用金属材料或外科用金属材料，当生物医用金属材料广泛被用于植入材料时，长期的实用性与安全性便成为了对医用金属材料的第一要求。
下文为大家具体介绍了钛基、钴基、镁基、锆基、锌基、铝合金以及不锈钢、钨、贵金属等生物医用金属材料的研究与应用进展。
生物医用金属材料是在生物医用材料中使用的合金或金属，属于一类惰性材料，具有较高的抗疲劳性能和机械强度，在临床中作为承力植入材料而得到广泛应用。
在临床已经使用的医用金属材料主要有钴基合金、钛基合金、不锈钢、形状记忆合金、贵金属、纯金属铌、锆、钛、钽等。
不锈钢、钴基合金和钛基合金具有强度高、韧性好以及稳定性高的特点，是临床常用的3类医用金属材料。
随着制备工艺和技术的进步，新型生物金属材料也在不断涌现，例如粉末冶金合金、高熵合金、非晶合金、低模量钛合金等。
一、性能要求生物医用金属材料一般用于外科辅助器材、人工器官、硬组织、软组织等各个方面，应用极为广泛。
但是，无论是普通材料植入还是生物金属材料植入都会给患者带来巨大的影响，因而生物医用金属材料应用中的主要问题是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的退变，前者可能导致毒副作用，后者常常导致植入的失败。
因此，生物医用金属材料除了要求具有良好的力学性能及相关的物理性质外，优良的抗生理腐蚀性和生物相容性也是其必须具备的条件。
生物医用金属材料的性能要求：(1)机械性能。
生物医用金属材料一般应具有足够的强度和韧性，适当的弹性和硬度，良好的抗疲劳、抗蠕变性能以及必需的耐磨性和自润滑性。
(2)抗腐蚀性能。
生物医用金属材料发生的腐蚀主要有：植入材料表面暴露在人体生理环境下发生电解作用，属于一般性均匀腐蚀；植入材料混入杂质而引发的点腐蚀；各种成分以及物理化学性质不同引发的晶间腐蚀；电离能不同的材料混合使用引发的电偶腐蚀；植入体和人体组织的间隙之间发生的磨损腐蚀；有载荷时，植入材料在某个部位发生应力集中而引起的应力腐蚀；长时间的反复加载引发植入材料损伤断裂的疲劳腐蚀，等等。
生物医用钛合金应用研究进展与产业现状
ｐ型 （ 如Ｔｉ ６ 一 Ｖ） 一 Ａｌ ４ 、ｐ型 （１ － ￣ Ｔｉ １ ２ Ｎｂ Ｔｂ ． Ｚ ） ９ －１ ３ －４ ６ ｒ 以及 具有 独 特 的形 状 记 忆 效 应 的钛 基 形 状 记 忆 合 金， 可用பைடு நூலகம் 制造植人 人体的 医疗器械 、 假体及 辅助治疗设备 ， 体 内接骨 板 、 如
钛及 钛合 金 主要包 括 纯 钛 、 Ｌ ｏ＋
由于 在耐腐 蚀性 能和 加工方面 的劣 势 而在 整个 医用 材料产 业 中的比例 逐年 下降 ， ０ 前 的４ ％降 低为 目前 的 由２ 年 ５
３ ％。 ０ 即便 如此 ， 生物 医用 金属材料依
体进行诊断 、 治疗 、 修复或替 换其病损 组织 、 官或 增进 其功 能 的金属 或合 器 金…， 主要 用 于 骨和 牙 等硬 组 织 的修 复和替 换 、 心血 管 和软 组织修 复 以及 人工器 官 的制造 。 随着 生物 技术 的蓬 勃发展 和重 大突 破 ， 物 医用 金 属材 生 料及其制品产业 将发展成 为本世 纪世
骨 螺钉 、 牙种植 体 及介人 支架 等 。
目前人 口老 龄化 已成 为世界 范围 的社 会问题 ， 同时 中、 青年创伤 高速增
加 ， 病和意外 伤害剧增 ， 疾 特别 是随着
属材料 主要有不锈钢 、 钴基 合金 、 钛及 钛 合金 （ 钛基 形状记 忆 合金 ）贵 金 含 、 属、 金属 （ 、 、 ） 纯 钽 铌 锆 五大 类。 不锈钢 虽然价格 低廉 ， 易于加工 ， 但耐 蚀性 和 生 物相容 性不 如钛 合金 ； 铬 合金 的 钴 耐磨性 比钛合金好 ， 但密度较 大 ； 金 贵 属 、 金属（ 、 、 则 价格 昂贵 ； 纯 钽 铌 锆） 钛 及 钛合金 由于 具有 比强度 高 、 物 相 生 容性好 、 弹性模量 接近于 自然骨 、 蚀 耐 性好 等特 点 ， 日益受到 重视 ， 正 钛合 金
生物医用材料有哪些
生物医用材料有哪些
生物医用材料是指用于医学治疗、修复和替代组织或器官的材料。
它们在医学领域发挥着重要作用，可以用于骨科、牙科、软组织修复、药物输送系统等方面。
下面我们就来了解一下生物医用材料的种类和应用。
首先，生物医用材料可以分为金属材料、聚合物材料和陶瓷材料三大类。
金属材料包括钛合金、不锈钢等，它们具有良好的力学性能和生物相容性，常被用于骨科植入物的制造。
聚合物材料包括聚乳酸、聚酰胺等，具有较好的可塑性和生物相容性，常被用于软组织修复和药物输送系统。
陶瓷材料具有优异的耐磨性和生物相容性，常被用于牙科修复和人工关节制造。
其次，生物医用材料在临床上有着广泛的应用。
比如，钛合金植入物可以用于骨折固定、人工关节等领域，聚乳酸材料可以用于可降解的缝合线和修复软组织，陶瓷材料可以用于牙科修复和人工关节制造。
此外，生物医用材料还可以用于药物输送系统，通过控制释药速率，提高药物的疗效和减少副作用。
另外，随着生物医用材料领域的不断发展，生物可降解材料、生物仿生材料等新型材料也逐渐应用于临床。
生物可降解材料可以在组织修复完成后逐渐降解，避免二次手术取出植入物的痛苦。
生物仿生材料则是通过模仿自然界的结构和功能设计材料，以达到更好的生物相容性和功能性。
总的来说，生物医用材料在医学领域有着重要的地位，不断涌现出新的材料和应用。
随着科学技术的不断进步，相信生物医用材料会在未来发展出更多种类和更广泛的应用，为人类健康事业做出更大的贡献。
钛合金在生物医学方面的应用
作为生物医用材料的钛及其合金必须满足
1.生物力学相容性：主要包括硬度、屈服强度、弹性模量和延伸性。如 果植入物由于强度不高或者植入物与人体骨之间的机械性能不匹配而 发生断裂失效，这就是生物不相容性。通常期望骨修复植入物的弹性 模量与人体骨的弹性模量接近，人体骨的弹性模量在4~30GPa之间。 2.生物相容性：作为植入物的材料应该对人体无毒性、在体内不会引起 任何炎症和过敏反应植入物在人体植入成功主要取决于材料与人体的 反应，这也能衡量材料的生物相容性。 3.耐腐蚀和耐磨性能：在体液环境中，植入材料的有效使用时间取决于 磨损性，耐磨性能差会引起植入物松动并且产生磨损碎屑，在沉积的 组织中引起反应。 4.骨结合性：植入材料表面由于微运动与人体骨和其它组织不能很好地 结合，就会导致植入物在体内松动。植入物表面化学表面粗糙度和表 面性毛豆对骨结合起着主要作用。
钛合金在生物医学方面的应 用
钛于1791年由格雷格尔于英国康沃尔郡发现，并用希腊神话的泰坦 为其命名。在地壳中，钛的储量仅次于铁、铝、镁居于第四位，它 储量非常的丰富 。钛的正真利用在20世纪五十年代，美国研制成功 的Ti-6Al-4V合金。 钛的性能： 由于钛具有熔点高、强度大、韧性好、抗疲劳、耐腐蚀、导热系数 低、高低温度耐受性好等优越性能，尤其是钛料。 定义：钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。 种类：α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。 钛合金的缺点 钛合金主要限制是在高温与其它材料的化学反应性差，这容易造成 模具的损坏，这就使钛合金的价格变得十分昂贵。这是钛合金无法 发扬光大的最大致命伤。
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目前，钛及其合金主要用于航天航空和军事工业上。据统计，钛在航空航天 的应用约占钛总量的7左右。钛主要应用与军用飞机、民用飞机、航空发动机、 航天器、人造卫星壳体连结座、高强螺栓、燃料箱、导弹尾翼等 船舶行业 钛合金在海洋条件下有着及其优良的耐腐蚀性能、高比强度、无磁等特点因 而广泛应用于船舶行业。目前，钛在船舶上已经应用的部件有：耐压壳体、 螺旋桨和桨轴、通海管道、阀门及附件、热交换器声学装置零件部件。 体育器械 在体育行业的应用正在兴起。目前主要应用于钛铸造的高尔夫球杆头，具有 重量轻、强度大与不锈钢相比可以制作打击面与容积更大的球头，因而打得 准，打得远。 化工和能源 化工、冶金、造纸、制碱、石油和农药工业是使用钛合金较早的行业主要用 于耐腐浆泵、阀门、叶轮、阳极液槽、加热器、蒸发器等部件。 其它行业， 在建筑业中，钛的应用越来越广，主要应用与许多重污染的地方、 都市和海滨地区的腐蚀问题得到很好的解决。比如日本建造的世界首例钛屋 顶加利福利亚的塞里托斯千年图书馆的屋顶。 农业和畜牧业、食品业和制药业中、核工业中、日常消费品中，钛用于制造 手表壳、照相机外壳、野营用具、录放机、拐杖、剪子、剃须刀等等。日本 星野乐器公司使用钛制作了鼓，，市场上出现了9克钛制的眼镜架。
钛金是什么材料
钛金是什么材料钛金，也称为钛合金，是一种由钛和其他金属元素合成的金属材料。
它具有较高的强度、优良的耐腐蚀性、低密度和良好的可塑性等特点，被广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车工业、医疗器械、建筑、化工等领域。
钛金的主要成分是钛，其含量通常在90%以上。
钛是一种轻质、耐腐蚀的金属，具有低密度、高强度和优异的耐高温性能。
它比大多数金属更轻，但却具有相当的强度，同时还具有优良的耐腐蚀性。
钛金除了钛之外，还包含其他金属元素，如铝、钒、铁、锡等。
这些元素的添加可以改善钛合金的性能，如增强强度、提高耐腐蚀性等。
根据不同的元素组成和加工方式，钛合金可以分为α相钛合金、β相钛合金和α+β相钛合金。
钛金的最大优点之一是其优秀的抗腐蚀性能。
钛金可以在酸性、碱性和海水等恶劣环境下长时间稳定地工作，不会被腐蚀。
这使得钛金非常适合于航空航天和海洋工程等领域的应用。
此外，钛金还具有良好的生物相容性，被广泛用于医疗器械和人工植入物制造。
钛金与人体组织接触时，不会导致过敏或排斥反应，是一种理想的生物医用材料。
钛金的高强度和良好的可塑性使其成为一种重要的结构材料。
在航空航天和船舶制造中，钛金被用于制造飞机、航天器和船舶的结构部件，如机身、发动机外壳、翼梁等。
在汽车工业中，钛金被用于制造高级赛车、豪华轿车和摩托车的底盘和零部件。
然而，钛金也有一些缺点。
首先，钛金的生产成本较高，价格较昂贵。
其次，钛金的加工难度较大，对加工设备和工艺要求较高。
此外，钛金的燃烧性较高，容易在高温下继续燃烧，需要特殊的防火措施。
总结而言，钛金是一种具有高强度、优良耐腐蚀性、低密度和良好可塑性等特点的金属材料。
它在航空航天、船舶制造、汽车工业、医疗器械和建筑等领域具有广泛的应用前景。
然而，由于其高成本和加工困难性，钛金在一些领域仍受到一定的限制。
生物医用金属材料的研究及其应用前景
生物医用金属材料的研究及其应用前景随着医疗技术不断发展，生物医用金属材料的应用在各个领域都得到了极大的推广。
金属材料因其高强度、导电性、耐腐蚀性等特性成为了生物医用领域中不可替代的材料。
在人造关节、牙科修复、内部支架等医疗器械中，金属材料的应用有着不可替代的重要作用。
一、生物医用金属材料的分类生物医用金属材料按其在人体内的应用可以分为两类：内部应用金属材料和外部应用金属材料。
内部应用金属材料主要包括人造关节、植入材料、牙科修复等。
此类金属材料主要应用在人体内，因此更需要考虑生物相容性和生物安全性。
一般来说，内部应用金属材料都需要经过严格的生物相容性和生物安全性评估后才能投入使用。
此类金属材料常用的材质有钛合金、铬钼合金、钴铬合金等，这些金属材料的耐磨性和稳定性优异，能够承受人体内部的各种力量，而不会受到破坏。
外部应用金属材料主要包括医疗仪器、手术器械、医用终端设备等。
此类金属材料更多地应用在医疗环境中，具有较高的机械强度、化学稳定性和防腐性。
因此材质一般选择不易生锈的金属，如不锈钢、镍钛合金等。
二、生物医用金属材料的优点生物医用金属材料的优点在于材质的高强度、良好的生物相容性和生物安全性，以及材料的高耐磨性和稳定性。
此外还有材料导电性良好等特点，可用于将电子设备与人体内部进行连接或控制。
在人工关节的应用中，钛合金、铬钼合金和钴铬合金具有非常好的耐磨性和生物相容性，可以承受人体内部的高强度力量，因此得到了广泛的应用。
在牙科修复和植入材料中，金属材料代替了传统的牙齿修复材料，能够更好地承受人体内部的压力和力量。
三、生物医用金属材料的应用前景随着人民生活水平和医学科技的不断提升，人们对于生物医用金属材料的应用需求越来越高。
尤其是在人造关节、牙科修复、植入材料等领域有着广泛的应用前景。
而新型生物医用金属材料的研发也为生物医学领域带来了无尽的可能性，特别是对于金属材料的开发，以及在多项应用领域中的应用，都有着广阔的发展前景。
国内外医用钛及钛合金标准及性能
国内外医用钛及钛合金标准及性能发布时间：2010-4-17 10:20:42 中国废旧物资网一、钛在医学中的应用1、钛作为一种新兴的材料在我国及世界制药工业、手术器械、人体植入物等领域使用已有几十年的历史，并已取得了极大地成功。
2、人体内应外伤、肿瘤造成的骨、关节损伤，采用钛及钛合金可制造人工关节、接骨板和螺钉现已广泛用于临床。
还用于髋关节（包括股骨头）、膝关节、肘关节、掌指关节、指间关节、下頜骨、人造椎体（脊柱矫形器）、心脏起搏器外壳、人工心脏（心脏瓣膜）、人工种植牙、以及钛网在头盖骨整形等方面。
3、对于植入物材料的要求可以归为三个方面：材料与人体的生物相容性、材料在人体环境中的耐腐蚀性和材料的力学性能，作为长期植入材料有下列七项具体要求：①、耐蚀性;②、生物相容性；③、优越的力学性能和疲劳性能；④、韧性；⑤、低的弹性模量；⑥、在组合体中有好的耐磨性；⑦、令人满意的价格；4、外科植入物材料主要有：金属、聚合物、陶瓷等，金属材料又包括不锈钢、鈷基合金和钛基合金。
材料性能与骨性能的比较和植入物材料的特性比较见表一和表二。
从表二可以看出，不锈钢价格低廉，易于加工，但耐蚀性和生物相容性不如钛合金；鈷鉻合金的耐磨性比钛合金好，但密度较大，太重；钛及钛合金由于比强度高，生物相容性好及耐体液腐蚀性好等特点正日益受到重视。
钛合金的不足之处识是耐磨性差、难于铸造，加工性能也差。
二、国内外外科植入物用钛及钛合金加工材标准情况1、国外外科植入物用加工材标准纯钛：国际标准化组织 ISO 5832/2 1999E《外科植入物－纯钛加工材》美国标准：ASTM F67 2006a 《外科植入物用纯钛》TC4: 国际标准化组织 ISO 5832/3 1996Z 《外科植入物－金属材料－Ti-6Al-4V加工材》ASTM F1472 2002 《外科植入物用Ti-6Al-4V合金加工材》TC4ELI: ASTM F136 2002a 《外科植入物用Ti-6Al-4VELI（超低间隙）加工材规范》TC20: ISO 5832/11 I994(E) 《外科植入物－金属材料－Ti-6Al-7Nb合金加工材》ASTM F1295:2005《外科植入物用Ti-6Al-7Nb合金加工材》2、中国国家标准①、《外科植入物用钛及钛合金加工材》中国国家标准为GB／Ｔ13810-2007，牌号有：TA 1ELI、TA1、TA2、TA3、TA4、TC4、TC4ELI、TC20.品种有：板材0.8～25mm；棒材7.0～90mm；丝材1.0～7.0mm；GB\T13810-2007标准中规定的各项性能指标：②、GB／Ｔ13810-2007标准中，为了保证外科植入物用钛及钛合金加工材的综合性能（强度、塑性、韧性、硬度、抗疲劳等性能的合理匹配），对两相钛合金的高倍金相组织和氢含量及其它间隙元素含量都有非常严格的要求和控制。
植入人体的金属材料
目录：一、为什么优选钛或钛合金作为人体植入物二、核磁共振对人体金属植入物的要求三、金属植入物对放射性治疗的影响四、电场对金属植入物的影响附件：国内外医用钛及钛合金牌号成分简介附件：钛合金在医学领域的应用一、为什么优选钛或钛合金作为人体植入物金属材料作为生物医用功能材料是材料科学的一个重要分支，用于人体植入物的历史已有４００余年。
英国较早地使用了纯金板修补颅骨、镶牙，其后陆续使用了银、铁片、铁丝及铁基合金的固定骨折关节件。
１９３０年以后，英国、美国使用钴基合金作为人体植入物。
第二次世界大战期间，英国、美国和日本等国家使用了大量的不锈钢作为人体植入物。
不锈钢植入人体，对镍过敏的不能植入316L或是317L。
２０世纪５０年代初，随着稀有金属工业的发展，加工态和铸态的钛、铌、锆作为人体植入物用于临床实验。
医学领域中钛合金的应用现状与发展趋势钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。
世界上许多国家都认识到锨合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。
第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，该合金使用量已占全部钛合金的75％～85％。
其他许多钛合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型。
20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。
耐热钛合金的使用温度已从50年代的400℃提高到90年代的600～650℃。
A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出现，使钛在发动机的使用部位正由发动机的冷端（风扇和压气机）向发动机的热端（涡轮）方向推进。
结构钛合金向高强、高塑、高强高韧、高模量和高损伤容限方向发展。
生物医用材料的应用领域
生物医用材料的应用领域随着生物医学科学的不断发展，生物医用材料在医学领域的应用日益广泛。
生物医用材料是指用于修复、替代或增强人体组织或器官功能的材料。
它们可以用于医疗器械、医用制品、药物传递系统等领域，为疾病治疗和健康管理提供重要支持。
生物医用材料的应用领域非常广泛，包括骨科、心血管、神经科学、皮肤科、牙科等多个专业领域。
下面将重点介绍其中几个应用领域：1. 骨科：生物医用材料在骨科领域的应用非常重要。
骨科材料可以用于骨折修复、骨缺损修复和人工关节等方面。
例如，钛合金和生物陶瓷可以用于制造人工关节，具有良好的生物相容性和机械性能，可以有效恢复关节功能。
2. 心血管：心血管疾病是当今社会的重要健康问题，生物医用材料在心血管领域的应用具有重要意义。
心脏支架、心脏瓣膜和血管修复材料等都是生物医用材料的应用范围。
例如，生物陶瓷和聚合物材料可以用于制造心脏支架，帮助疏通堵塞的血管，恢复心脏功能。
3. 神经科学：神经系统疾病是影响人类健康的重要问题，生物医用材料在神经科学领域的应用也受到了广泛关注。
生物医用材料可以用于神经再生、神经修复和神经电刺激等方面。
例如，生物可降解聚合物支架可以用于神经再生，促进受损神经的生长和修复。
4. 皮肤科：皮肤是人体最大的器官，也是最容易受到损伤的器官之一。
生物医用材料在皮肤科领域的应用可以用于创伤修复、烧伤治疗和皮肤再生等方面。
例如，生物活性因子和生物支架可以用于促进创伤愈合和皮肤再生，加速伤口愈合过程。
5. 牙科：牙齿是人体消化系统的一部分，也是人体美观的重要组成部分。
生物医用材料在牙科领域的应用可以用于牙齿修复、牙齿种植和牙周病治疗等方面。
例如，陶瓷材料可以用于制造牙齿修复材料，具有良好的生物相容性和美观性，可以恢复牙齿的功能和外观。
除了上述应用领域，生物医用材料还可以应用于组织工程、药物传递系统、人工器官等方面。
生物医用材料的应用将医学和材料科学相结合，为人类健康做出了重要贡献。
医用钛合金材料
医用钛合金材料医用钛合金材料是一种被广泛应用于医疗领域的金属材料，它具有优异的生物相容性、耐腐蚀性和机械性能，因此在医疗器械、人工关节、牙科种植等领域得到了广泛的应用。
本文将就医用钛合金材料的特点、应用和发展前景进行介绍。
首先，医用钛合金材料具有优异的生物相容性。
钛合金材料具有与人体组织相似的弹性模量和密度，不易引起排异反应，能够有效地减少植入物周围的炎症反应，有利于患者的术后恢复。
此外，钛合金材料表面易于形成生物活性膜，有利于植入物与周围骨组织的结合，提高了植入物的稳定性和耐久性。
其次，医用钛合金材料具有良好的耐腐蚀性能。
在人体内，植入物会受到体液的侵蚀和腐蚀，因此材料的耐腐蚀性能对植入物的长期稳定性至关重要。
钛合金材料具有良好的耐腐蚀性能，能够有效地抵抗体液的侵蚀，保持植入物的表面光洁度和机械性能，延长了植入物的使用寿命。
再次，医用钛合金材料具有优异的机械性能。
钛合金材料具有较高的强度和硬度，能够满足医疗器械和植入物对材料强度和刚性的要求。
同时，钛合金材料的加工性能良好，能够制成各种复杂形状的医疗器械和植入物，满足临床的需求。
在医疗领域中，医用钛合金材料被广泛应用于人工关节、牙科种植、骨科植入物等领域。
人工关节是医用钛合金材料的重要应用领域之一，钛合金材料制成的人工关节具有良好的生物相容性和耐磨性，能够有效地恢复患者的关节功能。
牙科种植是另一个重要的应用领域，钛合金材料制成的种植体能够与骨组织良好地结合，成为牙齿修复的理想选择。
此外，医用钛合金材料还被应用于骨科植入物的制造，如骨板、骨钉等，能够有效地修复骨折和骨缺损。
展望未来，随着医疗技术的不断发展和人们对生活质量要求的提高，医用钛合金材料将会迎来更广阔的应用前景。
未来，医用钛合金材料将更加注重材料的表面改性和功能化设计，以提高材料的生物相容性、耐磨性和抗菌性能，满足不同临床应用的需求。
同时，医用钛合金材料还将更加注重与生物材料、医学影像学、生物制造等领域的跨学科融合，推动医用钛合金材料在医疗领域的创新应用。
生物材料的种类及其在医学中的应用
生物材料的种类及其在医学中的应用随着计算机技术和各种新材料的发展，人类的医疗水平也在不断提升。
其中，生物材料的应用越来越广泛，其中包括人造骨骼、组织工程材料和生物医用材料等。
本文将探讨生物材料的种类及其在医学中的应用。
一、生物陶瓷材料生物陶瓷材料广泛应用于人体中，因其为人体提供了合适的表面、生物相容性和生长环境。
其适用于人造骨骼、牙科修复和人工关节。
生物陶瓷的种类包括氧化铝、钛酸锆、磷酸钙和羟基磷灰石等。
生物陶瓷具有良好的生物活性，可促进新骨组织生长。
此外，它们的耐磨性和化学稳定性也很高，使得它们能够承受复杂的力学负荷和各种环境的化学反应。
举例来说，氧化铝作为生物陶瓷，可用于人造髋关节和牙科修复。
由于其硬度高，可以承受较大的负荷。
与此同时，其表面组织活性可促进新骨的生长，从而使得新骨组织和陶瓷之间形成良好的结合。
二、生物高分子材料生物高分子材料常用于组织工程、药物传递和医疗用途。
主要组成成分是蛋白质、多糖和脂质。
此外，还包括纤维蛋白、胶原蛋白和明胶等材料。
生物高分子材料的应用范围广泛，涉及心血管、神经、肌肉和皮肤等多个方面。
生物高分子材料具有天然和人工两种来源。
例如，明胶材料通常从动物骨骼、鱼类皮肤、海绵和软体动物中提取。
组织工程领域是生物高分子材料最广泛应用领域之一。
药物传递方面，生物高分子材料广泛用于缓解药物释放，并提高其生物利用度。
在生产过程中，还可通过改变材料的物化属性，调控药物生物可用性。
三、金属和合金生物医用金属材料主要是钛和其合金，应用于人造关节、体内矫形器和牙科修复。
冷轧钛和其合金、不锈钢和镍钛合金是常用的金属材料。
钛和其合金具有优异的抗腐蚀性、生物相容性和生物与力学稳定性。
与其他金属材料相比，其比重更轻、更容易成形和可加工性强，能够回收再利用。
钛及其合金在人造关节中广泛应用，广泛为医生、患者和康复人员所接受。
例如，人工切膝关节及人造髋关节等医疗设备，均采用钛及其合金材料。
四、生物降解材料生物降解材料可被人体代谢掉，因此具有甚至是最安全的医疗设备。
钛合金材料在生物医学方面的应用
钛合金材料在生物医学方面的应用信息43常晨2140502056钛合金材料在生物医学方面的应用信息43 常晨2140502056内容摘要：生物医用钛合金材料已经成为全世界外科植入材料以及各种医疗器械产品生产所需的主要原材料。
本文简略介绍了生物医用钛合金材料的发展历史，以及生物医用钛合金材料及制品的研发、生产及其在生物医学工程领域的具体应用现状，分析了现在生物医用钛合金材料及制品在研发、生产、应用等方面的问题，并就此提出大体发展方向。
关键字：钛合金材料生物医用材料生物相容性性质及应用正文：一、发展历史金属材料是最早用于临床医学的生物医用材料，金属材料用于人体修复已有数百年的历史，早在18 世纪后期，Fe、Au、Ag、Pt 等金属就已经用于人体断骨固定。
与高分子材料、陶瓷材料等其他材料相比，金属材料作为医用材料具有强度高、韧性良好及加工性能好等特点，目前用于外科植入物和矫形器械的金属材料主要包括不锈钢、钴基合金和钛合金三大系列，它们占整个生物材料产品市场份额的40% 左右。
然而在人体环境内，不锈钢和钴基合金会溶出Ni、Cr 和Co 等元素，对人体产生毒副作用。
另外，不锈钢及钴基合金的弹性模量与人体骨骼相差略大，容易对骨骼产生较大伤害最终导致植入后松动或断裂。
钛合金由于其优良的耐腐蚀性与良好的生物相容性已广泛应用于人体硬组织的缺损、创伤和疾病等修复、矫形及替代等治疗。
20 世纪中叶以来，以钛合金为主的医用金属材料开始在人体硬组织的外科植入及人体软组织的介入治疗方面显示出独特而神奇的疗效，而钛合金人工关节、牙种植体、血管内支架和心脏瓣膜等具有典型代表性的医疗器械产品的问世，对医学的发展具有划时代的意义和革命性贡献，使得临床治疗从初级的简单“修复、矫形”治疗上升到更高层次的组织与器官的“替代式”治疗，极大改善和提高了人们的生活质量，克服了以往重大疾病只能单纯依靠药物治疗的不足。
二、分类及特点生物医用钛合金材料是专指用于生物医学工程的一类功能结构材料，主要用于外科植入物和矫形器械等产品的生产和制造。
生物医用钛合金材料及其应用
魏芬绒，王海，金旭丹，杨晓康，崔文俊
（西安赛特思迈钛业有限公司，陕西 西安 ７１０２９９）
摘 要 ：随着生物技术的蓬勃发展和重大突破，生物医用钛合金的需求量快速增长。然而，已被广泛应用的 ＴＣ４ 及
ＴＣ４ＥＬＩ 等医用钛合金中由于 Ｖ 和 Ａｌ 元素存在的致病性，因此新型医用钛合金的研发在我国具有重大的现实意义和广
Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｏｆ ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒ ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｈａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｒａｐｉｄｌｙ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｉｔｙ ｏｆ Ｖ ａｎｄ Ａｌ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｍｅｄｉｃａｌ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ＴＣ４ ａｎｄ ＴＣ４ＥＬＩ， ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ， ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｎｅｗ ｍｅｄｉｃａｌ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ａｎｄ ｂｒｏａｄ ｍａｒｋｅｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ， ｂａｓｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ． Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｎｅｗ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ． Keywords: ｍｅｄｉｃａｌ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ；ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
医用钛合金应用实例
医用钛合金应用实例医用钛合金是一种具有优良生物相容性和生物相似性的金属材料，因此在医疗领域得到了广泛应用。
下面将介绍几个医用钛合金的应用实例。
1. 人工关节植入物人工关节植入术是治疗关节疾病的常见方法之一，而医用钛合金是制作人工关节植入物的理想材料之一。
医用钛合金具有良好的耐腐蚀性和机械性能，能够与人体组织良好结合，减少术后并发症的发生。
例如，人工髋关节、人工膝关节等关节植入物通常采用医用钛合金制作，能够恢复患者的关节功能，提高生活质量。
2. 牙科种植体牙科种植体是一种替代缺失牙齿的方法，医用钛合金是制作牙科种植体的理想材料之一。
牙科种植体的主要作用是与患者的牙槽骨结合，作为人工牙齿的基础。
医用钛合金具有良好的生物相容性和机械性能，能够与牙槽骨良好结合，并且在咀嚼过程中能够承受较大压力。
因此，医用钛合金种植体能够为患者提供稳固的牙齿功能和自信的笑容。
3. 骨折修复器械医用钛合金在骨折修复领域也得到了广泛应用。
骨折修复器械主要用于骨折的固定和支撑，帮助骨折恢复正常生理功能。
医用钛合金具有良好的生物相容性和机械性能，能够与骨组织良好结合，并且具有足够的强度和刚性。
例如，钛合金钉、钛合金板等器械常用于骨折修复手术中，能够提供稳定的骨折固定，并促进骨折愈合。
4. 心脏支架心脏支架是治疗冠心病的重要器械，它能够扩张狭窄的冠状动脉，恢复心脏供血。
医用钛合金是制作心脏支架的常用材料之一。
医用钛合金具有良好的生物相容性和耐腐蚀性，能够在冠状动脉内长期存在而不引起排异反应或血管狭窄。
医用钛合金心脏支架的使用可以显著改善冠心病患者的心脏症状，提高生存率。
5. 骨科植入物除了人工关节和骨折修复器械，医用钛合金在骨科领域还有其他应用。
例如，脊柱融合器械、颅骨修复器械等都可以采用医用钛合金制作。
医用钛合金具有足够的强度和刚性，能够为骨组织提供稳定的支撑和修复。
这些植入物的使用可以帮助患者恢复正常骨骼结构和功能。
医用钛合金在医疗领域的应用非常广泛，包括人工关节植入物、牙科种植体、骨折修复器械、心脏支架和骨科植入物等。
生物医用材料的制备与应用
生物医用材料的制备与应用近年来，随着人们对医疗健康的重视程度越来越高，生物医用材料的制备与应用也越来越受到关注。
生物医用材料是指能够被用于医疗治疗、修复和替代组织器官的材料，主要分为天然生物材料和人工合成生物材料两种类型。
本文将着重介绍生物医用材料的制备与应用。
一、天然生物材料制备与应用天然生物材料指的是人体中的生物材料，如动物组织、植物组织等。
天然生物材料已经在医疗领域应用多年，具有良好的组织相容性和生物活性等优点。
现在，天然生物材料主要用于软骨修复、骨折愈合、组织缺损修复等领域。
1.1软骨修复方面，利用猪的氧耗软骨来制备软骨工程组织。
这种材料能够被埋入人体组织中，一旦放置在病人的关节内，它将开始逐渐生长和渗透到周围组织。
然而，这种材料目前还存在一些问题，如成本较高、维护困难等。
1.2骨折愈合方面，葡萄球菌平板是被广泛应用于临床治疗骨骼感染以及牙周炎等感染病。
葡萄球菌平板以表皮脂酸乳酸为原材料，含有大量的硫酸肽类物质具有很强的抗菌效果。
用它治疗骨骼感染、牙周炎等具有统一性、高效性等特点。
1.3组织改造方面，血管再生是一种最为广泛的组织工程问题，而血管再生医学就是目前生物材料研究的一个热点。
一种由人分泌的血管生成因子(VEGF)能大量促进血管生长。
研究者在VEGF基因教育下构建了可植入细胞培养容器的生物材料，这是一种用于血管修复重建的非二次性生物材料。
影响因素和临床应用结果提示，登革病毒（VEGF）基因的转移已成为一种有效的治疗模式，可以促进组织恢复和血管修复。
二、人工合成生物材料的制备与应用人工合成生物材料是指采用人造材料或组装物质制备出的生物材料，其制备复杂度较高，但是优点是可以按需定制，且价格相对较低。
现在人工合成生物材料主要用于人造心脏瓣膜、人造骨及牙齿修复、癌症治疗等领域。
2.1 人造心脏瓣膜：在临床上，人工心脏瓣膜已经应用多年。
主要材料有银锡、不锈钢、聚合物等。
在新型材料的开发中，一类聚合物速固材料相对其他材料表现良好。
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生物医用钛合金材料及应用
摘要：随着生物技术的蓬勃发展和重大突破，生物医用钛合金的
需求量快速增长。
不过，已被广泛应用的TC4及TC4ELI等医用钛合金
中因为V和Al元素存有的致病性，所以新型医用钛合金的研发在我国
具有重大的现实意义和广阔的市场前景。
本文简述生物医用钛合金分类，基本性能和应用基础；指出了其在医用领域的发展趋势；并综述
了新型β钛合金的基本加工制备方法和性能评价方法。
关键词：医用钛合金；开发；研究进展；加工制
生物医用钛合金材料是专指用于生物医学工程的一类功能结构材料，具体指是用于外科植入物和矫形器械产品的生产和制造1。
钛合金加工材的生产制备涉及冶金，压力加工，复合材料和化工等领域，是
世界上公认的高技术产品。
钛及钛合金开始由航天、航空、国防军工
领域逐渐进入到民用消费领域2。
诸如医疗卫生行业中的植入物，医疗器械；体育休闲业的钛高尔夫球杆以及钛眼镜架、钛手表、钛自行车
等产品，对钛加工材的需求量在持续增大。
随着生物技术的蓬勃发展
和重大突破，生物医用金属材料及其制品产业将发展成为世界经济的
一个支柱产业3。
其中，钛及其合金凭借着质轻，弹性模量低，无毒无磁，抗腐蚀，强度高、韧性好等优良的综合性能，于近年来的需求量
也出现了快速稳步的增长4。
同时，随着钛合金开始进入整形外科等领域，新的潜在市场需求出现，未来钛合金市场将会出现更快速的增长。
1医用钛合金的研究进展
1.1医用钛合金的分类
钛合金按材料显微组织类型可分为：α型，α+β型和β型钛合金3类。
1.2医用钛合金的发展趋势
经文献调研8-14发现，国内外的相关研究学者一致认为医用钛合金的发展经历了三个标志性的阶段，第一阶段是以纯钛和Ti-6Al-4V 合金为代表的；第二阶段是以Ti-5A1-2.5Fe、Ti-6A1-7Nb为代表的新型α+β型合金；第三阶段是主要开发与研制具有更好生物相容性和更低弹性模量β-钛合金的阶段。
理想的生物医用钛合金材料15必须满足有以下条件：良好的生物相容性、弹性模量低、密度低、防腐性能好、无毒、屈服强度高、疲劳寿命长、室温下有较大的塑性、易成形、易铸造等。
而当前一直广泛应用于植入物材料的重要合金为Ti-6A1-4V和Ti-6A1-4VELI。
有文献报道16-19V元素可引起恶性组织反应，可能对人体产生毒副作用，Al则会引起骨质疏松和精神紊乱等病
症；为了解决此问题，当前生物材料学家便致力于探索与研究不含V、Al的新型生物医用钛合金材料，在此之前很有必要搞清楚什么样的合
金元素是适合添加的既无毒又符合生物相容性原理的。
有研究20-23
发现含钼，铌，钽，锆等无毒元素的β钛合金含有较高含量的β稳
定元素，与α+β型钛合金相比，具有较低的弹性模量（E=55~80GPa）以及更好的剪切性能和韧性，更适于作为植入物植入人体。
2钛合金的应用
2.1钛合金的医用基础
使用钛及钛合金作为人体植入物的优势主要有：（1）密度(20℃)=4.5g/cm3，质轻。
植入人体内：减轻人体负荷量，作为医疗器械：减轻医务人员操作负荷。
（2）弹性模量低，纯钛为108500MPa，
植入人体内：与人体自然骨更接近，利于接骨，减少骨头对植入物的
应力屏蔽效应。
（3）无磁性，不受电磁场和雷雨天气影响，利于使用
后的人体安全。
（4）无毒性，作为植入物对人体无毒副作用。
（5）
抗腐蚀性（生物惰性金属材料），在人体血液的浸泡环境中有优异的
耐腐蚀性能，保证与人体血液及细胞组织的相容性好，作为植入物不
产生人体污染，不会发生过敏反应，这是钛及钛合金应用的基础条件。
（6）强度高、韧性好，因外伤、肿瘤等因素导致骨、关节损害，为建
立稳固的骨支架，必须借助弧型板、螺丝钉、人造骨及关节等，这些
植入物要长期留置于人体内，会受到人体的弯曲、扭转、挤压、肌肉
收缩力等作用，要求植入物具有高的强度和韧性。
2.2钛合金的医用领域及骨科领域
市场情况随着钛合金的开发研制、钛材品种的增多及价格的降低，钛在民用工业中的应用成倍增加。
CFDA将医疗器械按照其安全性由高
至低分为三个等级，并分别由三级政府实行监督管理，钛及钛合金材
料的植入物属于第三类医疗器械，并为高值耗材类。
细分市场占比超
过5%的子行业包括体外诊断，心脏，影像诊断，骨科，眼科，整形六
大细分领域。
其中体外诊断、骨科和心脏介入是国内增速最快的高值
耗材。
生物医用钛及其合金材料的应用经历了3个标志性阶段27：应
用初期50年代初，首先在英国和美国，商业纯钛被用来制造接骨板、
螺钉、髓内钉和髋关节。
瑞士Mathys公司也采用Ti-6A1-7Nb合金制
造非扩髓带锁髓内钉系统(包括胫骨、肱骨、股骨)及用于治疗股骨颈
骨骨折的中空螺钉等。
多孔Ni—Ti(PNT)合金生物活性材料制造颈、腰椎间融合器(Cage)加拿大BIORTHEX公司研制出采用多孔Ni—Ti合金
专利材料ACTIPORE伽制造颈、腰椎间融合器用于骨科脊柱损伤的治疗。
新型β钛合金可兼顾骨科，齿科和血管介入等多种用途的先进材料骨
科医疗器械行业占比世界医疗器械市场份额的9%，且仍处于快速增长中。
骨科医疗器械市场的主要划分为四个领域创伤、关节、脊柱和其他。
其中创伤类是当前唯一没有被外企占据主要市场份额的细分领域，主要原因是该领域产品技术含量较低，易仿制，手术难度较小，众多
二三级医院都可实行，外企无法全面覆盖。
创伤类产品能够分为内固
定和外固定器械，内固定创伤类产品包括髓内钉、接骨板和螺钉等，2012年国内骨科市场中创伤占比34%，关节28%，脊柱20%，其他18%。
大关节属于高端医疗器械，技术壁垒较高，当前主流医院对骨科材料
的选用上都是以进口为主，在技术、设计、研发、材料、表面处理工艺等方面，国产与进口产品还存有差别。
人工关节主要分为人工膝、髋、肘、肩、指、趾关节等，其中最主要的关节置换包括髋关节和膝关节，合计超过世界关节置换市场的95%。
脊柱植入器械包括胸腰椎钉板系统，颈椎钉板系统和融合器系统等，其中椎间融合器系统主要用于椎间盘更换的治疗，也是最重要的细分领域，约占整个脊柱植入市场的一半。
3结语
钛合金的优越性能成就了其在医用领域的领先地位。
钛合金的材料设计与制备技术随着生物技术的突破和医疗应用的大量需求得到了快速发展。
当前生产的医用钛合金主要为α+β型钛合金。
从制备工艺来看，TC4(TC4ELI)的生产当前占据主要市场份额。
β型钛合金因为在生物相容性和力学相容性方面具有一定的优势，所以已经成为新型医用钛合金的研究热点，是在医用植入物领域最具潜力的技术。
今后钛合金的生产技术应向着低模量，高强度，具有良好生物相容性和力学相容性的方向发展。
从发展趋势来看，β型钛合金将成为未来发展的方向和医用钛合金市场的主流。
参考文献：
1吴义舟，郭爱红.生物医用钛合金发展和研究现状J.材料开发与应用，2010，25(2)：81-84.
22010-2013年钛合金行业发展前景分析及投资风险预测报告R.2009.
3刘福，吴树建，王立强.新型医用钛合金的特点及发体现状J.材料热处理技术，2008，37(6)：100-103.
5詹文革.生物医用钛及钛合金的研制、生产和应用J.钛工业进展，2007，24（1）：4-8.
生物医用钛合金材料及应用。