生物医用钛合金材料及应用
医用钛合金标准
医用钛合金标准
随着医学技术的不断发展,医用钛合金作为一种理想的外科植入材料,被广泛应用于骨科、牙科和心血管等领域。为了确保医用钛合金
的安全性和可靠性,各国纷纷制定了相关的标准,以规范其生产、加
工和应用。本文将介绍医用钛合金的标准要求及其在临床应用中的重
要性。
一、医用钛合金的分类和标准要求
1. 医用钛合金的分类
根据其化学成分和机械特性的不同,医用钛合金可分为纯钛合金和
合金钛合金两大类。纯钛合金主要由纯度达到99%以上的钛元素组成,其具有良好的生物相容性和低密度等特点。合金钛合金则是将纯钛与
其他金属元素(如铝、锌、铌等)进行合金化处理而得到的,以提高
其抗腐蚀性和力学性能。
2. 医用钛合金的标准要求
(1)化学成分要求:医用钛合金应符合国际标准组织(ISO)和相
关行业协会规定的化学成分标准。例如,纯钛合金的含氧量应小于
0.18%,含碳量应小于0.08%,而合金钛合金中各元素的含量和比例要
符合特定的要求。
(2)力学性能要求:医用钛合金的力学性能是其在临床应用中非
常重要的指标。根据不同的应用需求,医用钛合金应具备合适的强度、
韧度、塑性和延展性。一般来说,其抗拉强度应在800 MPa以上,屈
服强度应在700 MPa以上,延伸率应在10%以上。
(3)生物相容性要求:由于医用钛合金常常作为植入材料用于人
体内,其生物相容性对于患者的健康至关重要。医用钛合金应符合
ISO 10993等相关标准要求,具备良好的生物相容性和低的毒性。
二、医用钛合金标准在临床应用中的重要性
医用钛合金的标准对于确保其质量和安全性具有重要意义,其主要
钛合金在骨科植入领域的研究进展
钛合金在骨科植入领域的研究进展
钛合金因其具有良好的生物相容性和机械性能,已成为骨科植入物领域的首选材料之一。骨科植入物是一种用于支撑和修复骨骼系统的医疗设备,对于治疗骨折、关节病变等疾病具有重要意义。本文将综述钛合金在骨科植入领域的研究进展,包括文献综述、研究现状、研究方法、成果与不足以及未来展望等方面。
在骨科植入领域,钛合金的应用已经有了大量的研究。早期的研究主要集中在钛合金的生物相容性、耐腐蚀性和机械性能等方面。随着材料科学的不断发展,人们对钛合金表面改性、微观结构等方面的研究也越来越深入。研究人员还针对钛合金在骨科植入物中的应用开展了大量临床试验,为钛合金在骨科植入领域的广泛应用提供了依据。
目前,钛合金在骨科植入领域的应用已经非常广泛。钛合金植入物的设计、制造和表面处理等方面得到了不断改进,使得其生物相容性、机械性能和耐腐蚀性等得到了显著提高。随着3D打印技术的不断发展,钛合金在定制化植入物方面的应用也越来越受到。然而,钛合金植入物也存在一些问题,如应力遮挡效应、植入物松动等,这些问题需要进一步研究和解决。
在钛合金在骨科植入领域的研究中,研究人员采用了多种方法,包括
实验设计、动物试验、临床试验等。实验设计主要涉及材料的选取、加工工艺的确定、表面处理方法的优化等方面。动物试验主要用于评价钛合金植入物的生物相容性和耐腐蚀性等。临床试验则主要考察钛合金植入物在治疗人类骨科疾病中的疗效和安全性。
通过大量的研究,我们已经取得了许多关于钛合金在骨科植入领域的成果。钛合金的生物相容性得到了显著提高,这得益于表面改性技术的发展。通过优化加工工艺和改进植入物设计,钛合金植入物的机械性能和耐腐蚀性得到了提升。3D打印技术的应用为定制化植入物的
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。
医用金属材料的新进展
医用金属材料的新进展
随着生物医学技术的不断发展,医用金属材料也在不断的更新换代。医用金属材料的应用范围越来越广泛,不仅用于骨科和牙科,还广泛应用于心脏瓣膜、脑部手术和癌症治疗等领域。本文将从医用金属材料的分类、性能及应用三个方面来探讨医用金属材料的新进展。
一、医用金属材料的分类
医用金属材料主要有钛合金、银、钯、铂、金、铝、不锈钢、铬钼钢、钨钛合金和纯钨。这些医用金属材料具有不同的力学性能、耐腐蚀性和生物相容性,适用于不同的医学应用。
其中,应用最广泛的是钛合金。钛合金具有较高的生物相容性和生物稳定性,且具有优异的力学性能,能够承受较大的力量和重负。另外,钛合金还具有较高的热稳定性和耐腐蚀性,不会被生物体内的液体和酸碱等物质腐蚀。
二、医用金属材料的性能
1.生物相容性
生物相容性是医用金属材料最重要的性能之一,它影响着医用金属材料在人体内的应用。良好的生物相容性可以降低人体对金属材料的排异反应,减少炎症和组织损伤,有利于伤口愈合和手术后恢复。
钛合金具有优异的生物相容性,但钨和钼等重金属则具有较差的生物相容性,容易导致生物毒副作用。
2.耐腐蚀性
医用金属材料在人体内长期暴露于生体液体和酸碱介质中,易被腐蚀导致材料失效。银和铂等贵金属耐腐蚀性较高,可以长时间在人体内稳定存在。同时,不锈钢、铬钼钢和钨钛合金等高合金材料也具有较好的耐腐蚀性能。
3.力学性能
医用金属材料在医学领域的应用需要具备较好的力学性能,如
弹性模量、屈服强度、延伸率和断裂韧性等。钛合金由于具有优
异的力学性能和生物相容性,因此被广泛应用于人工关节、牙科
钛合金在医疗方面的应用医学知识专家讲座
钛合金在医疗方面的应用医学知识专家讲座
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医用钛合金材料
在医学领域中广泛使用仍是Ti-6Al-4v ELI 合金。但后者会析出极微量钒和铝离子, 降低了其细胞适应性且有可能对人体造成 危害,这一问题早已引发医学界广泛关注。 美国早在20世纪80年代中期开始研制无铝、 无钒、含有生物相容性钛合金,将其用于 矫形术。日本、英国等也在该方面做了大 量研究工作,并取得一些新进展。比如
深入加强。
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• 总而言之,钛因为含有其它金属无法比拟 优良性能和生物亲合性,在医疗医学方面 应用越来越广泛,给人们带来了幸福和希 望,衷心期望钛在医疗医学领域应用继续 不停扩大和发展,为世界人民造福。
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放映结束 感激各位批评指导!
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让我们共同进步
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钛起源
• 钛于1791年由格雷格尔于英国康沃尔郡 发觉,并用希腊神话泰坦为其命名。在 地壳中,钛储量仅次于铁、铝、镁居于 第四位,它储量非常丰富 。钛正真利用 在20世纪五十年代,美国研制成功Ti6Al-4V合金。
钛合金在医疗方面的应用医学知识专家讲座
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钛性能
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。
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》
骨科生物医用材料
骨科生物医用材料
骨科生物医用材料是骨科医学领域中的重要组成部分,它们在骨科治疗和修复中起着关键作用。这些材料不仅可以用于骨折修复和关节置换手术,还可以用于骨缺损修复和骨肿瘤治疗等多个临床应用领域。本文将介绍一些常见的骨科生物医用材料及其应用。
一、钛合金材料
钛合金是目前最常用的骨科生物医用材料之一,具有良好的生物相容性和机械性能。它广泛应用于骨折修复和关节置换手术中。钛合金具有较低的密度和高的强度,可以减轻患者的负担,并提供良好的骨-材料界面。
二、生物陶瓷材料
生物陶瓷材料是一类具有生物相容性和生物活性的无机非金属材料。常见的生物陶瓷材料有羟基磷灰石、三氧化二铝和二氧化锆等。它们可以用于骨缺损修复和关节置换手术中,能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生。
三、生物聚合物材料
生物聚合物材料是一类由天然或合成高分子化合物构成的材料。常见的生物聚合物材料有聚乳酸、聚己内酯和聚酯氨基甲酸酯等。它们具有良好的生物相容性和可降解性,在骨修复和组织工程中有广
泛应用。
四、骨替代物
骨替代物是一类可以代替真正骨组织的材料,常见的有羟基磷灰石和骨水泥等。它们能够提供支撑和填充缺损骨组织的功能,促进骨细胞的生长和骨组织的再生。
五、生物活性物质
生物活性物质是一类能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生的物质。常见的生物活性物质有生长因子、细胞因子和骨基质蛋白等。它们可以通过植入或涂层的方式应用于骨修复和组织工程中,以提高骨组织的再生和修复效果。
总结起来,骨科生物医用材料在骨科治疗和修复中起着重要作用。钛合金、生物陶瓷材料、生物聚合物材料、骨替代物和生物活性物质等不同类型的材料都具有特定的优势和应用范围。它们的发展和应用将进一步推动骨科医学的进步,并为患者提供更好的治疗效果。
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。
生物材料在制备医用植入物中的应用
生物材料在制备医用植入物中的应用
随着医疗技术的不断革新和医学科学的不断进步,生物材料已经成为了现代医学中不可或缺的一部分。在医学界,生物材料被广泛地运用于各种医疗器械的制作之中,其中最为重要的便是医用植入物。医用植入物是指通过手术将人工材料或天然材料植入人体,以维持人体的正常功能或辅助人体修复并恢复正常的生理功能的一种医学方法。而生物材料在医用植入物的制备中可以发挥重要的作用。
一、生物材料的特性
生物材料的种类、形状、结构和性质都不尽相同,但是其中普遍具备了以下特性:①显微结构符合细胞和组织的形态,表面具有良好的生物相容性;②具有稳定的化学和物理性质,在生物环境中保持稳定,不引起毒性或变异;③能够成为新组织的生长导向体,促进组织修复与再生;④符合人体健康环境要求,表面平滑而具有一定的抗磨损性能;⑤用于植入体表面涂层应该是致密、均匀的,并且应具有内层化学反应层、中间生物活性层和外层防腐抗菌层的三层结构,以保持其良好的生物活性和生长性。
二、生物材料在医用植入物制备中的应用
1、金属材料的应用:通过金属材料的生物相容性和力学强度,实现医用植入物的制备。
钛合金是目前在医用植入物中应用较为广泛的材料,由于其力学性能优良、生物相容性好,而成为了植入人体的重要材料之一。钛合金可以被制成各种形状的植入物,包括骨板、螺钉、螺母等,特别适用于骨外科手术。此外,金属材料还能够在植入体表面进行生物活性涂层处理,大大提高了金属材料的生物相容性。
2、聚合物材料的应用:由于聚合物材料的弹性、生物相容性好,获得了广泛应用。
医用钛合金成分
医用钛合金成分
医用钛合金是一种在医疗领域广泛使用的材料,具有良好的生物相容性和耐腐蚀性。医用钛合金的主要成分是钛,通常与其他元素合金以提高其性能。以下是常见的医用钛合金成分:
1.纯钛(Pure Titanium):医用钛合金的主要成分是纯度较高的钛。纯钛具有良好的生物相容性、低密度和优异的耐腐蚀性,使其成为医疗器械和植入物的理想选择。
2.铝(Aluminum):铝是一种常用的合金元素,可以提高医用钛合金的强度和硬度。
3.钒(Vanadium):钒的添加可以增加医用钛合金的硬度和强度,同时提高其耐腐蚀性。
4.镧(Lanthanum):镧的加入可以改善医用钛合金的加工性能和耐腐蚀性。
5.铁(Iron):铁通常以微量存在于医用钛合金中,有助于提高强度。
6.氧化铝(Aluminum Oxide):氧化铝的添加可以增加医用钛合金的耐磨性。
7.氮(Nitrogen):氮的引入可以提高医用钛合金的硬度和强度。
这些元素的含量和比例可能因制造商和具体产品而异。在医疗领域中,医用钛合金常用于制造骨科植入物、牙科设备、心脏起搏器和其他植入性医疗器械,因为它能够与人体组织良好地相容,减少排异反应的风险。此外,医用钛合金还具有较低的密度,使其成为轻量化医疗器械的理想选择。
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。
生物医用材料的性能与应用
生物医用材料的性能与应用
生物医用材料是用于医疗领域的一种特殊材料,可以被应用于医疗器械、假体、医疗纤维、组织工程、再生医学等许多领域。它们具备一系列特殊的性能,可以满足医疗领域的苛刻要求,并且在人体内表现出良好的生物相容性,不会引起排异反应或副作用。下面将介绍一些常见的生物医用材料及其性能与应用。
1.金属材料:
金属材料是生物医用材料中最常见的一种,常用的有钛、钢、铝等。金属材料的强度高、稳定性好,可以应用于骨锚定、人工关节、牙植体等领域。金属材料还可以通过表面处理或涂层来增强其生物相容性和抗腐蚀性能。
2.高分子材料:
高分子材料是生物医用材料中应用最广泛的一类,包括聚乙烯醇、聚乳酸、聚丙烯等。高分子材料具有良好的生物相容性、生物降解性和可塑性,可以应用于可吸收缝合线、骨填充材料、修复软骨等。高分子材料还可以通过控制其合成方法和结构来调节材料的降解速率和力学性能。
3.陶瓷材料:
陶瓷材料在生物医用领域中主要用于人工骨、牙科修复材料和人工晶体等。陶瓷材料具有优异的抗腐蚀性、生物相容性和力学性能,可以模拟自然骨组织的结构和功能,并在人体内长期稳定使用。
4.复合材料:
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料,可以将各种材料的优点相结合。生物医用领域常见的复合材料有钛合金/生物陶瓷复合材料、高分子纳米复合材料等。复合材料可以通过调节不同组分的比例和结构来调节材料的性能,实现多种功能的综合利用。
以上介绍了一些常见的生物医用材料及其性能与应用。随着医学技术的不断发展,生物医用材料的研究也得到了越来越多的关注。未来,我们可以期待更多新型材料的应用于医疗领域,为人类的健康事业作出更大的贡献。
钛合金在医疗方面的应用
材料与人类文明
论文
题目:钛合金在医疗方面的应用班级:
姓名:
学号:
【摘要】
钛是非常常见的物质,海绵钛纯度能达到99.9%。钛合金产品的物理、化学性质十分稳定,不会被人体吸收,与体液和药品接触也不会发生化学反应,也不会电离,也不与人体的肌肉骨骼发生反应,因而被人们称为“亲生物金属”。因为钛具有“亲生物”性,钛在人体内,能抵抗分泌物的腐蚀且无毒,对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械,制造人体髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨,主动心瓣、骨骼固定夹。
【关键词】
材料钛合金文明生物医疗
【正文】
金属材料是最早用于临床医学的生物医用材料,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。其中,钛合金已广泛应用于人体硬组织(包括人体躯干中所有的骨骼和牙齿)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(包括心脑血管、外周血管及非血管如肝脏、胆道、尿道等)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中国医疗器械用钛合金材料研发、生产与应用、及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。
1.钛合金材料在我国的发展历史
生物医用镍钛合金
生物医用镍钛合金
引言:
生物医用镍钛合金是一种具有优异性能的材料,广泛应用于医疗领域。本文将介绍生物医用镍钛合金的组成、特性以及在医疗器械和植入物方面的应用。
一、组成和制备方法
生物医用镍钛合金主要由镍和钛两种元素组成,其摩尔比一般为50:50。制备生物医用镍钛合金的方法主要有熔炼法、粉末冶金法和形状记忆合金制备法等。其中,熔炼法是最常用的制备方法,通过将合适比例的镍和钛加热至熔点,然后冷却固化得到镍钛合金材料。
二、特性和性能
生物医用镍钛合金具有许多独特的特性和优异的性能,使其成为理想的医疗材料。首先,镍钛合金具有良好的生物相容性,不会引起明显的组织排异反应。其次,镍钛合金具有良好的机械性能,能够承受较大的载荷和变形而不产生破裂。此外,镍钛合金还具有形状记忆效应和超弹性等特性,可以根据环境温度和应力变化自动恢复其原始形状。
三、医疗器械应用
生物医用镍钛合金在医疗器械方面有广泛的应用。例如,在牙科领域,镍钛合金常用于制作矫正器、牙弓、牙根管扩展器等器械,其
具有良好的弹性和耐腐蚀性能,能够有效改善患者的口腔问题。此外,在骨科和关节外科领域,镍钛合金也常用于制作骨钉、骨板和人工关节等植入物,其优异的力学性能和生物相容性能够提供稳定的支撑和修复。
四、植入物应用
生物医用镍钛合金在植入物方面也有重要的应用。例如,在心血管领域,镍钛合金可以制作支架和血管内导管等植入物,用于治疗血管狭窄和阻塞等疾病。其超弹性和形状记忆效应能够使支架在植入后自动展开,提供良好的支撑效果。此外,在骨科领域,镍钛合金也常用于制作骨植入物,如骨髓钉和螺钉等,用于骨折修复和骨缺损修复。
生物医用金属材料
生物医用金属材料
生物医用金属材料是一种在医学领域中被广泛应用的材料,它具有良好的生物
相容性和机械性能,被广泛应用于人体植入物、医疗器械和医疗设备等方面。生物医用金属材料主要包括钛合金、不锈钢和镍钛合金等,它们在医疗领域中扮演着重要的角色。
首先,钛合金是目前应用最广泛的生物医用金属材料之一。它具有良好的生物
相容性和抗腐蚀性能,可以用于制作人工关节、牙科种植体、骨板和骨螺钉等植入物。钛合金的机械性能优异,具有良好的强度和韧性,能够满足人体内长期受力的要求。因此,在骨科和牙科领域,钛合金得到了广泛的应用。
其次,不锈钢也是一种常用的生物医用金属材料。不锈钢具有良好的机械性能
和耐腐蚀性能,可以用于制作心脏起搏器、支架、手术器械等医疗器械。不锈钢制成的医疗器械表面光滑,易于清洁和消毒,能够有效预防感染和减少并发症的发生。因此,不锈钢在医疗器械领域中得到了广泛的应用。
此外,镍钛合金是一种具有记忆效应的生物医用金属材料。镍钛合金可以根据
温度和应力发生形状记忆和超弹性效应,可以用于制作血管支架、牙齿矫正器等医疗器械。镍钛合金具有良好的生物相容性和耐腐蚀性能,能够在人体内长期稳定地发挥作用。因此,在心血管和牙科领域,镍钛合金得到了广泛的应用。
总的来说,生物医用金属材料在医学领域中发挥着重要的作用,它们具有良好
的生物相容性和机械性能,能够满足医疗器械和植入物的要求。随着医学技术的不断发展,生物医用金属材料的应用范围将会进一步扩大,为人类健康事业做出更大的贡献。
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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