血管支架类生物医用材料系列4--记忆金属材料

合集下载

常用医用金属材料

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。

金属血管支架主要成分

金属血管支架主要成分

金属血管支架主要成分金属血管支架主要成分是指支架所使用的金属材料及其制造工艺。

金属血管支架是一种介入治疗手段,主要用于治疗冠心病、脑血管疾病、周围血管疾病等疾病,被广泛应用于临床。

下面我们来了解一下金属血管支架主要成分。

金属血管支架主要成分包括支架材料、药物涂层和支架制造工艺。

支架材料是金属血管支架的主要成分,常用的支架材料有不锈钢、钨、钛、铬、铂、镍、钴、银等。

其中不锈钢是最早用于制造金属血管支架的材料之一,具有生物惰性、抗腐蚀性、强度高等优点,并且价格较为便宜。

随着科技的发展,钨、钛、铬、铂等材料也被应用于金属血管支架的制造中。

这些材料在生物相容性、强度、耐蚀性等方面各有优缺点,选择合适的材料可以提高支架的性能和使用寿命。

除了支架材料,药物涂层也是金属血管支架的重要成分之一。

药物涂层可以增加金属血管支架的生物相容性、降低血栓形成和再狭窄等并发症的发生率。

常用的药物包括环孢素A、噻吗唑、西洛他唑、依折麦布等。

药物涂层技术是金属血管支架制造中的一个重要技术,在支架材料的基础上将药物涂覆在支架表面,既保证了药物的释放效果,又保持了支架的力学性能。

支架制造工艺也是金属血管支架的重要成分之一。

目前,金属血管支架的制造工艺主要包括激光切割、电化学加工、喷射成型等。

其中,激光切割是制造金属血管支架的主要方法之一。

通过激光对金属管进行切割和打孔,使其成为网状结构,从而形成血管支架的形状。

电化学加工则是利用电化学腐蚀原理对金属管进行加工,制造出支架的形状。

喷射成型则是将金属粉末喷射到支架模具上,经高温烧结后形成支架的形状。

金属血管支架主要成分包括支架材料、药物涂层和支架制造工艺。

选择合适的材料和工艺可以提高支架的性能和使用寿命,使其在治疗疾病中发挥更好的作用。

新材料在医疗保健卫生中的应用考核试卷

新材料在医疗保健卫生中的应用考核试卷
B.生物可降解材料对环境友好
C.生物可降解材料具有良好的生物相容性
D.生物可降解材料在体内分解速度可以调节
14.以下哪个材料被用于制造血管内支架?()
A.钛合金
B.铜合金
C.硅橡胶
D.聚乳酸
15.以下哪个材料被用于制造人工心脏瓣膜?()
A.聚乙烯
B.聚甲基丙烯酸甲酯
C.硅橡胶
D.聚氨酯
16.关于生物医用金属材料,以下哪个说法是正确的?()
B.生物医用复合材料不能提高材料的生物相容性
C.生物医用复合材料可以结合不同材料的优点
D.生物医用复合材料不适用于组织工程
(以下为其他题型,请自行添加)
二、多选题(本题共20小题,每小题1.5分,共30分,在每小题给出的四个选项中,至少有一项是符合题目要求的)
1.生物医用材料在选择时需要考虑以下哪些因素?()
A.生物相容性
B.机械性能
C.耐腐蚀性
D.环境友好性
2.以下哪些材料属于生物可降解材料?()
A.聚乳酸
B.聚乙烯
C.聚甲基丙烯酸甲酯
D.聚羟基乙酸
3.纳米技术在医疗保健卫生领域的应用包括以下哪些?()
A.药物递送
B.生物成像
C.组织工程
D.疾病诊断
4.以下哪些材料常用于制造人工关节?()
A.钛合金
B.铸铁
19. ABC
20. ABC
三、填空题
1.陶瓷
2.聚乳酸-羟基乙酸共聚物
3.靶向给药
4.聚氨酯
5.钴铬合金
6.支架材料
7.等离子体处理
8.聚乙烯
9.纤维
10.控释技术
四、判断题
1. ×
2. √

医用镍钛记忆合金在微创介入领域的应用

医用镍钛记忆合金在微创介入领域的应用

医用镍钛记忆合金在微创介入领域的应用尹玉霞;王鲁宁;郝树斌;颜秉运;曹明昆;张海军【摘要】近年来介入医学发展已经成为独立于内科、外科之外的第三大治疗手段.镍钛合金材料作为一种性能优异的生物材料在微创介入领域得到越来越广泛的应用.本文简单介绍了镍钛形状记忆合金的特性,如形状记忆效应、超弹性、抗腐蚀性、耐磨性等.着重介绍了镍钛形状记忆合金在血管支架、封堵器、腔静脉滤器、心脏介入瓣膜以及腔道内植入支架等的应用和国产化情况,针对镍离子致癌性问题导致的镍钛合金产品临床使用的长期安全性展望了未来研究的发展方向.【期刊名称】《中国医疗设备》【年(卷),期】2019(034)006【总页数】4页(P153-156)【关键词】镍钛记忆合金;生物医用材料;微创介入领域【作者】尹玉霞;王鲁宁;郝树斌;颜秉运;曹明昆;张海军【作者单位】生物医用材料改性技术国家地方联合工程实验室,山东德州 251100;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;山东省医疗器械产品质量检验中心,山东济南 250101;生物医用材料改性技术国家地方联合工程实验室,山东德州 251100;生物医用材料改性技术国家地方联合工程实验室,山东德州 251100;生物医用材料改性技术国家地方联合工程实验室,山东德州 251100【正文语种】中文【中图分类】R318.08引言镍钛形状记忆合金(Nickel Titanium Shape Memory Alloys,Ni-Ti SMA)是近几十年发展起来的一种新型功能材料。

与传统生物医用金属材料(不锈钢、钴合金和钛合金)相比,除了具有独特的形状记忆特性外,还具有超弹性、较好的耐腐蚀性、持久的耐疲劳特性和非磁性,并可以在人体温度下进行响应和改变,因此广泛应用于生物医用领域如口腔、心脑血管、肝胆胸外、骨科等[1-2]。

近年来,复杂精准的微创介入医学治疗对微型仪器和耗材提出了更精确可靠和功能多样化的需求,为镍钛合金在微创介入领域的应用提供了巨大的机遇。

血管支架材料

血管支架材料

血管支架材料血管支架是一种用于治疗血管疾病的医疗器械,它能够维持血管的通畅,改善血液循环,是心血管介入治疗中的重要工具。

而血管支架的材料选择对于其性能和效果至关重要。

目前,血管支架的材料主要包括金属支架和生物可降解支架两大类。

金属支架是目前应用最为广泛的一种血管支架,其材料主要包括不锈钢、钛合金、铬钼合金等。

这些金属材料具有良好的机械性能和耐腐蚀性能,能够在体内长期保持稳定的支撑力,有效防止血管再狭窄。

然而,金属支架也存在着一些问题,比如可能引发血栓形成、血管炎症反应等并发症,因此在临床应用中需要谨慎选择。

生物可降解支架是近年来发展起来的一种新型材料,其主要成分是聚乳酸、聚羟基烷酸等生物可降解材料。

生物可降解支架具有良好的生物相容性,能够逐渐降解并被人体吸收,减少了长期植入金属支架可能带来的并发症,对于一些临床特殊情况具有一定的优势。

然而,生物可降解支架也存在着降解速度难以控制、机械性能不足等问题,需要进一步的研究和改进。

除了金属支架和生物可降解支架,还有一些新型材料被应用于血管支架的研发中,比如生物活性涂层材料、生物相容性聚合物材料等。

这些新型材料能够在一定程度上改善血管支架的生物相容性和药物释放性能,为临床治疗带来了新的希望。

在血管支架材料的选择中,需要综合考虑材料的生物相容性、机械性能、药物释放性能等因素,根据患者的具体情况选择合适的血管支架材料。

未来,随着材料科学和生物医学工程的不断发展,相信血管支架材料会迎来更多的创新和突破,为心血管疾病的治疗带来更好的效果和体验。

血管支架材料的选择对于治疗效果和患者的健康至关重要,医疗工作者和材料科学家需要共同努力,不断改进和创新,为患者提供更安全、更有效的血管支架产品,为心血管疾病的治疗贡献力量。

血管支架分类(材料相关)

血管支架分类(材料相关)

血管支架分类金属支架缺点:血液相容性不佳;持续性机械牵拉;异物炎性反应;血管内皮细胞功能受损。

(金属裸支架)金属可降解血管支架可降解金属材料取材范围相对狭窄,主要围绕人体体液中金属离子的各种成分进行调配,或添加少量稀有金属来改善其力学性能。

缺点:生物降解性能,生物相容性不理想;随支架质量下降,支撑性能亦减少。

聚合物支架优点:聚合物支架与血管壁的相容性好于金属支架;可避免后期的内膜增殖,特别是可降解的聚合物支架.缺点:聚合物支架的径向力比金属支架小,因此需要更大的支撑厚度,从而造成支架体积较大,无法达到远端小血管;置入时无法用气囊将其完全扩张,不得不使用加热的方法,对血管造成潜在的危险;较大的回弹力;X射线示踪性不理想,聚合物材料密度低于金属材料,无法在X射线下清晰显影,通常是借助输送器的金属定位标志做参照;复查不便。

涂层支架涂层支架( coated stents)就是将具有良好生物相容性的材料,通过特殊涂覆技术包被于金属支架表面,隔绝金属支架与血管组织的接触,抑制血小板的聚集.主要的涂层支架有金属涂层支架、生物可降解膜被覆金属支架,此外还有PC涂层支架、碳化硅涂层支架、碳分子涂层支架、多聚物涂层支架、静脉覆盖支架等金属涂层支架缺点:金属有较高的表面电位和吸附负性粒子,有致血栓特性;实践证明金、银、铜覆盖支架并不能解决新生内膜增殖和致血栓形成的问题.生物可降解膜被覆金属支架优点:血栓源性小,炎性反应轻微;较好的血管支撑力;减少支架再狭窄和内膜增殖;提高了支架的生物相容性;不存留异物,安全、无毒;血栓形成、异物反应及新生内膜增生少,内皮化更完全;可抑制早期的血栓形成和晚期的新生内膜增生研究较多的是纤维蛋白被覆的支架;可减少新生内膜增生及减少异物反应,使局部血管结构保持完整,减少再狭窄的发生率.缺点:机械强度、体积及所载药物的释放速度等方面还不能完全适应临床需要;相较于金属材质,相对力学强度普遍较低;可降解高分子血管支架的弹性回缩普遍较大,适合做成自膨胀型;其降解产物的积累会引起引起局部炎症反应磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine, PC)优点:人类细胞膜外层的主要脂质组成部分;具有电中性、高亲水性、无毒和在生理pH值下稳定的特性.;PC涂层模仿人体自然细胞膜的化学特性,可降低摩擦系数,减少支架表面纤维蛋白原的结合和血小板的激活与粘附,从而减低支架植入后的急性/亚急性血栓形成.碳化硅涂层优点:可减少支架的血栓形成;碳分子涂层可阻止金属支架释放重金属离子而诱导的血小板激活;可使支架表面更光滑,以增强支架的生物相容性,减弱其抗原性而防止血栓形成.自体静脉移植覆盖支架优点:由传统支架上覆盖静脉血管内皮细胞构成,可能是PTCA的理想支架;可减少支架致血栓特性和局部组织反应。

记忆金属知识点总结

记忆金属知识点总结

记忆金属知识点总结记忆金属,也被称为形状记忆合金,是一种能够通过控制温度、应力或磁场改变形状的特殊金属材料。

其最常见的代表就是尼钛(Ni-Ti)合金,又被称为“超弹性合金”,因其在形状记忆及超弹性方面表现出色而备受关注。

记忆金属的发现和发展,为工程技术领域带来了新的可能性,本文将就记忆金属的性质、应用与工艺等方面进行深入探讨。

一、记忆金属的基本性质1. 形状记忆效应记忆金属具有独特的形状记忆效应,即在一定的条件下,能够记住和保持其所预设的形状,并在一定的外部刺激下(如温度变化、应力加载等)返回到其预设的形状。

这种特性极大地拓展了金属材料的应用领域,使其能够应用于自适应材料、医疗器械、精密仪器等领域。

2. 超弹性记忆金属具有超弹性特性,即在外加应力下会经历一定的形变,但材料在去除应力后会迅速恢复到原始的形状。

这一特性使得记忆金属材料在工程应用中能够发挥出更大的作用,如在医疗器械中用于心血管支架、矫形器械等,都能够有效地减轻对患者的创伤。

3. 高导电性和导热性记忆金属材料具有较好的导电性和导热性,能够在电子器件、传感器等方面发挥重要作用。

该特性使得记忆金属材料在现代科技领域具有广泛的应用前景,为电子产品的性能提升提供了更多可能性。

二、记忆金属的应用领域1. 医疗器械记忆金属材料在医疗器械领域应用广泛,主要用于心血管支架、矫形器械、牙齿矫正器械等。

其形状记忆效应和超弹性使得这些器械能够更好地适应人体的形态变化,减轻患者的痛苦,提高治疗效果。

2. 自适应材料记忆金属材料可以被设计成能够对外部刺激做出相应变化的自适应材料,被广泛应用于建筑、汽车、航空航天等领域。

如在建筑领域中,可以利用其形状记忆效应来设计变形窗户、可调节隔板等产品,提高建筑物的节能环保性能;在汽车领域,可以利用其形状记忆效应来设计自适应车身,提高汽车的安全性能。

3. 智能材料记忆金属材料在智能材料领域有着广泛的应用前景,比如在航空航天领域可以利用其形状记忆效应来设计“智能”机翼、发动机零部件等,提高飞机的飞行性能和安全性能。

生物材料-4-生物金属材料

生物材料-4-生物金属材料

组织工程材料、生物医用纳米材料、血液净化材料、 复合生物材料、生物材料表面改性等的研究、开发 与应用是生物医用材料未来发展的趋势。
世界海洋生物技术的市场
组织工程产业現况及未來发展
Market Caps.
Adv. Tissue Sci. Biomatrix
Curis Genzyme Tissue Rep.
Integra Life Sciences Life Cell
Genon Corp. Organogenesis
Guiliford Pharm. Stem Cells
Value
35亿美元
38.6亿美元
上 市 公 司
1998*
2000**
資料來源: * /index.htm Sept., 2000 ** : Rule Breaker Sept., 2000 *** Theta Report No. 775, July, 1997
生物材料
(Biomaterials)
生物金属材料
金属材料虽种类很多,但能在人体生理环境条件下长 期安全服役的却不多。经过 长期研究和临床筛选而得到 广泛应用的金属材料主要有 不锈钢、钴基合金、钛及其 合金、形状记忆合金和贵金 属,此外还有钽、铌、锆和 磁性合金等。
Metallic Biomaterials
Approx. 600,000 people experience a stroke annually
Carotid arterial occlusive disease is responsible for up to 25% of these strokes
NiTi合金植入4周后与人体组织的结合
1、不锈钢
不 锈

生物医用金属材料

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指用于医疗器械、植入物和医疗设备的金属材料。

它们具有良好的生物相容性、机械性能和耐腐蚀性能,能够在人体内长期稳定存在,并且不会对人体组织产生毒性或过敏反应。

生物医用金属材料在医疗领域中起着重要作用,广泛应用于骨科、牙科、心脏血管介入治疗、人工关节等领域。

生物医用金属材料主要包括钛合金、不锈钢、镍钛合金等。

钛合金具有优异的生物相容性、机械性能和耐腐蚀性能,被广泛应用于骨科植入物、牙科种植体等领域。

不锈钢具有良好的机械性能和耐腐蚀性能,常用于制作医疗器械和手术器械。

镍钛合金具有记忆效应和超弹性,被广泛应用于心脏血管支架、牙科器械等领域。

生物医用金属材料的表面处理对其生物相容性和耐腐蚀性能具有重要影响。

常见的表面处理方法包括机械抛光、酸洗、阳极氧化、喷砂等。

这些表面处理能够提高金属材料的表面光洁度、附着力和耐蚀性,从而提高其在人体内的生物相容性和耐久性。

生物医用金属材料的制备工艺包括粉末冶金、熔融冶金、电化学沉积等。

粉末冶金是制备生物医用金属植入物的常用方法,通过粉末冶金可以制备出具有良好生物相容性和机械性能的金属材料。

熔融冶金是制备生物医用金属器械和医疗设备的常用方法,通过熔融冶金可以制备出具有良好耐蚀性和机械性能的金属材料。

电化学沉积是制备生物医用金属表面涂层的常用方法,通过电化学沉积可以在金属表面形成具有良好生物相容性和耐蚀性的涂层。

生物医用金属材料的应用前景十分广阔,随着人们对健康的重视和医疗技术的不断进步,生物医用金属材料将会在医疗领域中发挥越来越重要的作用。

未来,生物医用金属材料将不断推陈出新,为人类健康事业作出更大的贡献。

总之,生物医用金属材料具有重要的应用价值和发展前景,对于提高医疗器械和植入物的性能,改善医疗治疗效果,保障患者的健康具有重要意义。

希望通过对生物医用金属材料的深入研究和开发,能够为人类的健康事业做出更大的贡献。

医用植入材料分类

医用植入材料分类

医用植入材料分类医用植入材料是指经过人工加工和设计,用于修复、替代或增强人体组织功能的材料。

它们被广泛应用于骨科、牙科、心血管、神经等医疗领域,具有重要的临床价值和应用前景。

根据其组成、用途和材料特性,医用植入材料可以分为不同的分类。

一、金属类植入材料金属类植入材料具有良好的力学性能和生物相容性,常用于修复骨骼缺损、牙科种植和血管支架等。

常见的金属类材料有钛合金、不锈钢、镍钛合金等。

钛合金由于其轻便、高强度和优异的生物相容性,在医用领域得到广泛应用。

二、生物降解类植入材料生物降解类植入材料是指在人体内可以逐渐降解、被吸收或代谢的材料,不需要二次手术进行取出。

这种材料可以为组织提供支撑和保护,并帮助组织恢复正常功能。

常见的生物降解类材料有聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PHA)等。

它们可以用于缺损骨折的修复、软骨组织修复、腱骨修复等。

三、聚合物类植入材料聚合物类植入材料是指由聚合物构成的材料,具有多样的形态和性质,可以满足不同的植入要求。

聚合物类材料在医学上具有良好的生物相容性、柔韧性和可塑性。

常见的聚合物类材料有聚乙烯醇、聚乳酸、聚己内酯等。

它们在软组织修复、心脏血管修复和腹腔手术等方面应用广泛。

四、生物活性类植入材料生物活性类植入材料是指能够与人体组织进行活性相互作用的材料。

这些材料可以释放出生长因子、药物或其他活性物质,促进组织的生长和修复。

常见的生物活性类材料有羟基磷灰石、骨水泥等。

它们在骨组织修复、牙科种植和软组织修复中具有重要的应用作用。

五、复合类植入材料复合类植入材料是指由多种材料组合而成的材料。

通过优势互补,它们可以兼具多种特性,如生物相容性、生物活性和力学性能等。

常见的复合类材料有聚乳酸-羟基磷灰石、聚乳酸-聚己内酯等。

复合类材料的开发和应用为医疗领域带来了更多的选择。

总结起来,医用植入材料根据其材料特性和应用领域可以分为金属类、生物降解类、聚合物类、生物活性类和复合类等不同分类。

支架金属材料

支架金属材料

(4) 可视性:支架在置入时一般采用“X 光”引导,要求材料具有“X 光”可视性。由于需要使用核磁共振成像(MRI) 进行血管造影,要求 材料同时具有MRI 可视性。
冠状动脉支架材料

(5) 良好的扩张性及压缩性:理想的支架应具有较大的扩张比,使得支架能够 压缩到尽可能小,以穿过狭窄的血管通路到达靶血管部位,然后扩张到预先设 计的直径。小于设计直径就会增加血栓形成的危险,而过度扩张对血管内膜压 迫又会造成弹性损伤。
Durable
理想 材料
MRI compatible
Strong Surface finish
Radiopaque Biocompatible
Corrosion resistant
冠状动脉支架材料


作为血管植入物,冠状动脉支架材料主要应满足以下条件: (1) 生物相容性:支架置入体内后与血液及血管壁接触,良好的生物相容性要 求不产生炎症和致敏反应,有效减少急性血栓形成和阻止内膜组织增生,并且 具有良好的抗凝血性。


颈动脉支架:属于自扩张支架,采用激光雕刻的方法由镍钛管材料制成,支 架事先处理到需要的尺寸,然后压握到输送鞘管内( 直径1.7mm~2.0mm),由 于镍钛材料具有优异的超弹性,支架在很小的鞘管内不会发生塑性变形。输 送鞘管到达颈动脉狭窄部位后,后撤鞘管释放支架,支架自行恢复其形状, 同时把狭窄的部位撑开。 该支架的优点有:支架的短缩率小,释放精确性高;支架具有良好的支撑强 度;支架贴壁性好,能与血管自然解剖形态一致,同时减少了血栓形成的风 险。 针对颈总动脉和颈内动脉的解剖结构,可以设计锥形支架,以适应由粗 的颈总动脉到细的颈内动脉血管结构变化。
撑力,可制成更小的支架,更容易达到血管远端。

记忆金属的原理与应用

记忆金属的原理与应用

记忆金属的原理与应用1. 介绍记忆金属是一种特殊的合金材料,具有记忆性能。

它可以在经历形状变化后,通过外界条件的激活重新复原到其原始形状。

记忆金属的原理与应用在材料科学和工程领域具有广泛的研究和应用价值。

2. 记忆金属的材料组成记忆金属通常由两种或多种金属元素组成,常见的组合包括镍钛合金(Ni-Ti合金)、铜铝锌合金(Cu-Al-Zn合金)和铜锌锡合金(Cu-Zn-Sn合金)等。

这些合金具有特殊的晶体结构和形状记忆效应,使其具备了记忆性能。

3. 记忆金属的原理记忆金属的原理可以归结为两个主要效应:形状记忆效应和超弹性效应。

3.1 形状记忆效应形状记忆效应是指记忆金属在受到外界温度、应力或磁场等激活后,能够从变形状态恢复到记忆状态的能力。

记忆金属的形状记忆效应是由于材料的晶体结构发生相变引起的。

在低温下,记忆金属处于一种低对称的相,其晶体结构偏向于呈现阻尼的变形状态。

而在高温下,记忆金属会发生相变,重新返回到高对称的晶体相,从而恢复到原来的形状。

3.2 超弹性效应超弹性效应是指记忆金属在受到外界应力作用下,能够具有较大的弹性变形能力而不发生塑性变形。

这是由于记忆金属的晶体结构具有一种特殊的弹性回复机制导致的。

在外界应力作用下,记忆金属的晶体结构发生微扰,但仍然保持其原始形状,一旦外界应力消失,记忆金属能够恢复到原来的形状。

4. 记忆金属的应用记忆金属由于其特殊的性能,在许多领域得到广泛应用。

下面列举了一些常见的应用领域:4.1 医疗器械记忆金属在医疗器械领域有着广泛的应用,例如:•血管支架:记忆金属可以制成血管支架,用于治疗狭窄或堵塞的血管,具有良好的耐久性和可塑性;•牙髓针:记忆金属可以制成牙髓针,用于治疗根管治疗中的牙髓感染;4.2 智能材料记忆金属也被广泛应用于智能材料领域,例如:•温度响应材料:记忆金属可以根据环境温度的变化,实现形状的变化,用于制作温度感应器件;•应力传感器:记忆金属可以根据外界应力的大小变化,实现形状的变化,用于制作应力传感器;4.3 机械领域记忆金属在机械领域也具有广泛的应用前景,例如:•手术钳:记忆金属可以制成可以自动调节形状的手术钳,在手术操作中提高精确度和安全性;•自治打孔器:记忆金属可以制成自治打孔器,在裁缝等领域具有便捷性和准确性的应用;5. 总结记忆金属作为一种特殊的合金材料,具有独特的记忆性能。

记忆金属材料

记忆金属材料

记忆金属材料记忆金属材料是一种具有记忆功能的特殊材料,它可以根据外界环境的改变自主地改变形状并恢复到原始状态。

记忆金属材料具有优异的机械性能和记忆性能,因此在许多领域中有着广泛的应用。

下面将介绍记忆金属材料的特点以及其应用领域。

记忆金属材料主要由镍钛合金(Ni-Ti合金)构成,它具有独特的记忆性能。

在常温下,记忆金属材料处于一种称为奥氏体相的状态,此时其原子结构呈现规则有序的状态。

当记忆金属材料受到外界力学变形时,其原子结构会发生相变,从奥氏体相转变为马氏体相。

在较高温度或力加载的情况下,马氏体相可以恢复到奥氏体相,使材料恢复到原来的形状。

记忆金属材料具有以下几个特点:1. 形状记忆性能:记忆金属材料在经历形状变化后,可以随着温度的变化恢复到原来的形状。

这种形状记忆性能使得记忆金属材料可以应用于各种需要自适应形状的领域。

2. 变形记忆性能:记忆金属材料在受到外界力学变形时,可以自主改变形状,并在条件适宜时恢复到初始形状。

这种变形记忆性能使记忆金属材料成为一种理想的动态结构材料。

3. 超弹性:记忆金属材料在受到变形时具有较大的弹性变形范围,能够恢复到原始形状而不发生塑性变形。

这种超弹性使记忆金属材料在弯曲、扭转和拉伸等应用中具有良好的耐久性。

记忆金属材料在许多领域中有着广泛的应用,以下是其中几个主要领域:1. 医疗器械:记忆金属材料可以用于制造支架、修复装置和植入器材等医疗器械。

例如,在心血管介入治疗中,可以使用记忆金属支架来展开狭窄的血管,恢复其正常血流。

2. 航空航天:记忆金属材料可以用于制造飞机和航天器的结构件。

在航天器发射时,记忆金属材料可以折叠成较小的形状,便于运输和发射后再恢复到原来的形状。

3. 汽车制造:记忆金属材料可以用于汽车零部件的制造,如传感器、减震器和发动机阀门等。

在碰撞事故发生时,记忆金属材料可以吸收撞击能量,并恢复到原始形状,减小车辆损坏程度。

4. 机器人技术:记忆金属材料可以应用于机器人的关节和构造部件中,使机器人具有自我修复和自适应形状等功能。

血管支架用可降解金属研究进展

血管支架用可降解金属研究进展

血管支架用可降解金属研究进展一、综述随着医学技术的不断发展,血管支架已经成为治疗心血管疾病的重要手段之一。

然而传统的金属支架在长期使用后容易出现内皮化不良、再狭窄等问题,限制了其疗效和安全性。

为了解决这一问题,科学家们开始研究可降解金属支架,以期为患者提供更加安全、有效的治疗方法。

可降解金属支架是一种新型的医疗器械,其主要成分是生物可降解材料,可以在一定时间内逐渐分解并被人体吸收。

与传统金属支架相比,可降解金属支架具有更好的生物相容性和耐久性,可以减少支架相关的并发症发生率。

此外可降解金属支架还可以根据患者的具体情况进行定制,提高治疗效果。

目前国内外已经有不少研究机构和企业投入到可降解金属支架的研发中。

其中美国公司Medtronic于2019年推出了一款名为BioguideTM Flex的可降解金属支架系统,该系统采用了一种新型的聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)作为支架材料,具有良好的生物相容性和力学性能。

此外国内也有多家企业正在积极开展可降解金属支架的研究和开发工作,如北京天智航医疗科技有限公司等。

尽管可降解金属支架的研究取得了一定的进展,但仍然面临着一些挑战。

例如如何保证支架材料的力学性能和稳定性、如何降低生产成本以及如何解决临床应用中的一些技术难题等。

因此未来还需要进一步深入研究和探索,以推动可降解金属支架的发展和应用。

1. 背景介绍随着心血管疾病发病率的逐年上升,血管支架作为治疗冠心病、心肌梗死等心血管疾病的重要手段,已广泛应用于临床。

然而传统的金属血管支架在长期使用过程中可能会出现内皮化障碍、血栓形成和再狭窄等问题,从而影响支架的长期疗效和安全性。

因此研究开发一种具有良好生物相容性和可降解性的新型血管支架已成为当今心血管领域的热点课题。

可降解金属作为一种新型材料,具有良好的生物相容性和可降解性,可以有效地解决传统金属血管支架在使用过程中所面临的问题。

近年来国内外学者对可降解金属在血管支架领域的研究取得了一系列重要进展。

形状记忆合金丝的应用

形状记忆合金丝的应用

形状记忆合金丝的应用形状记忆合金丝是一种具有独特形状记忆特性和强大应用潜力的材料,它们可以应用于各种领域,包括医疗保健、航空航天、汽车工业、智能制造等。

下面将详细介绍形状记忆合金丝的应用。

一、医疗保健领域:1. 血管支架:形状记忆合金丝以其优异的可塑性和形状记忆性能,成为血管支架材料的理想选择。

当血管支架插入到血管中后,可快速恢复原始形状,支撑住血管,有效缓解狭窄和阻塞。

2. 牙科器械:在牙科领域,形状记忆合金丝可用于制作牙齿矫正器、根管填充器等器械,其恢复形状的特性可以更好地适应牙齿的形状,提高治疗效果。

3. 外科手术器械:形状记忆合金丝可用于制作外科手术钳、植入物等器械,其良好的可塑性和形状记忆性能使之能够更好地适应外科手术的需求,提高手术的精准性和安全性。

二、航空航天领域:1. 飞行控制系统:形状记忆合金丝可用于制造飞行控制系统中的执行器,这些执行器能够根据特定条件自动调整形状,实现飞行器的精准控制。

2. 导航系统:利用形状记忆合金丝的形状变化特性,可以制造用于调整导航系统天线位置的机构,实现导航系统的高精度定位。

三、汽车工业领域:1. 发动机控制系统:形状记忆合金丝可用于制造发动机控制系统中的阀门、活塞环等零部件,通过形状的变化来实现对发动机性能的精准控制。

2. 刹车系统:形状记忆合金丝可用于制造刹车系统中的形状记忆合金制动片,其根据温度和压力变化自动调整形状,提高刹车系统的性能和安全性。

四、智能制造领域:1. 自适应模具:形状记忆合金丝可用于制造自适应模具,根据产品形状的要求自动调整模具形状,提高制造效率和产品质量。

2. 自适应夹具:形状记忆合金丝可用于制造自适应夹具,根据工件形状的要求自动调整夹具形状,提高夹持精度和稳定性。

总结:形状记忆合金丝在医疗保健、航空航天、汽车工业和智能制造等领域都有广泛的应用前景,其独特的形状记忆特性和可塑性使之成为这些领域中的理想材料之一。

随着材料科学和工程技术的不断发展,相信形状记忆合金丝的应用领域还将不断拓展,为人类的生产生活带来更多的便利和创新。

生物医学工程导论之生物材料

生物医学工程导论之生物材料

4. 生物医用复合材料
生物医用复合材料是由二种或二种以上不 同材料复合而成的。
按基材分为:高分子基、陶瓷基、金属基 等生物医用复合材料。
按增强体形态和性质分为纤维增强、颗粒 增强、生物活性物质充填生物医用复合材料。
按材料植入体内后引起的组织与材料反应 分为:生物惰性、生物活性和可吸收性生物医 用复合材料。
医用不锈钢在骨外科和齿科中应用较多。
(2) 钴基合金
钴基合金人体内一般保持钝化状态,与不锈
钢比较,钴基合金钝化膜更稳定,耐蚀性更好。 在所有医用金属材料中,其耐磨性最好,适合于 制造体内承载苛刻的长期植入件。
在整形外科中,用于制造人工髋关节、膝关
节以及接骨板、骨钉、关节扣钉和骨针等。在心 脏外科中,用于制造人工心脏瓣膜等。
Ti-Ni记忆合金血管支架
2. 生物医用高分子
按应用对象和材料物理性能分为软组织材料、 硬组织材料和生物降解材料。其可满足人体组织器 官的部分要求,因而在医学上受到广泛重视。目前 已有数十种高分子材料适用于人体的植入材料。
▪ 软组织材料:故主要用作为软组织材料,特别 是人
工脏器的膜和管材。聚乙烯膜、聚四氟乙烯膜、硅橡胶膜
右为具有活性涂层的钛合计人工齿示意图
Fig. Schematic diagram of the screwshaped artificial tooth.
五、生物医用材料性能评价
1. 生物材料机械性能评价
测试标准
ASTM(the American Society for Testing and Materials) 例如:拉伸强度测试标准
金属 ASTM E8 橡胶 ASTM D412 刚性塑料 ASTM D638
1、医用金属作为受力期间,在人体内 服役,其受力状态及其复杂,如人工关节, 每年要承受约3.6×106次、且数倍于人体重 量的载荷冲击和磨损。

镍钛记忆合金在生物医疗中的应用

镍钛记忆合金在生物医疗中的应用

镍钛记忆合金在生物医疗中的应用
镍钛记忆合金在生物医疗领域有多种应用。

这种合金具有独特的形状记忆效应和超弹性,因此在医疗设备和植入物中得到了广泛应用。

血管内支架:镍钛合金是最成功的医疗应用之一,用于制造血管内支架。

这些支架可以在插入血管后扩张,支撑血管并保持其通畅,从而防止狭窄和闭塞。

骨科植入物:镍钛合金也可以用于制造骨科植入物,如固定钉、钢板和人工关节。

由于镍钛合金具有形状记忆效应,这些植入物可以在体内适应骨骼的形状,提供更好的固定和支撑。

牙科应用:镍钛合金在牙科领域也有应用,例如制造牙齿矫正器和保持器。

这些设备利用镍钛合金的超弹性,可以在口腔内施加适当的力,逐渐将牙齿移动到正确的位置。

手术器械:镍钛合金也可以用于制造手术器械,如钳子、剪刀和缝合针。

这些器械具有优异的强度和耐腐蚀性,可以在手术过程中提供可靠的性能。

药物输送系统:镍钛合金还可以用于制造药物输送系统,如微针和胶囊。

这些系统可以利用镍钛合金的形状记忆效应和超弹性,在体内精确地输送药物到目标部位。

总之,镍钛记忆合金在生物医疗领域具有广泛的应用前景,可
以帮助医生更有效地治疗疾病和改善患者的生活质量。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

3.
有关记忆金属NITINOL的基本事实
4. 其基本组成成分一般为镍钛原子数各一半(即50% atomic each; 或55-57%Wt的镍和43-45%Wt左右的 钛,镍钛两者比例的略为变化会对材料的性质产生重 大影响;其它微量元素Cu, Nb, Fe, Hf 可加入以调整 镍钛形状记忆合金的性质
Because the material can change from one phase to the other with a simple shearing motion of the atoms within the crystal structure and no diffusion or large movement of atoms is required, the transition can occur virtually instantly; and more over, the “tilted” twin forms of the martensite can be flipped to the opposite “tilt” by the application of stress without damaging the crystal structure).
微创手术与介入医疗工程学导论
有关记忆金属的基本事实:
2. 镍钛合金的记忆效应是美国海军兵工实验室( Naval Ordinance Laboratory)的Wiley 和Buechler 1962年 偶然发现的。 在医学上常用的记忆合金为镍钛(Ni-Ti )合金或 称Nitinol,取自(Nickel/ Titanium / Naval Ordinance Laboratory).
Shape Memory Effect:
NiTi alloys after an apparent deformation in the martensitic phase have the ability to recover their original shape upon heating through the phase transformation temperature range above the Af temperature.

Superelasticity, also termed “pseudoelasticity”, describes a nonlinear recoverable deformation behavior of NiTi alloys at temperatures above the Af ( Austenite Phase Transformation Finish Temperature), that arises from the stress-induced martensitic transformation on loading and the spontaneous reversion of the transformation upon unloading. A transformation-induced strain up to 6% is recoverable. When deformation exceeds 6% strain, the materials can further extend the deformation via linear elasticity of the stress-induced martensite. A total strain of 8% is recoverable.
有关记忆金属的基本事实(续): 镍钛两者 比例的略 为变化会 对材料的 性质产生 重大影响
微创手术与介入医疗工程学导论
有关记忆金属的基本事实(续):
For a given regular metal, the stress –strain relation is initially linear (called elastic deformation. When the yield stress is reached, plastic deformation occurs, which result in permanent deformation, until reaching the fracture point.
Heat treatment and mechanical strains (wire drawing) of 316L during room temperature influences yield stress, ductility, and fracture toughness.
A brittle material has low range of plastic deformation (low ductility) and low fracture toughness. A ductile material shows in contrast a large range of plastic deformation
有关记忆金属的基本事实(续):
6.
For Nitinol material, the stress-strain curve shows initially elastic deformation followed by a non-linear yet reversible deformation phase, as long as the stress is not increased beyond the yield point.
Nitinol则与人体组织极为类似:即可塑性变形(非线性地) 至应变量的8-10%且两者(Nitinol 与人体组织)的应力/应变 曲线(Stress/ Strain Curve)极为相似,均有一个滞后回线 (Hysteresis Loop); 微创手术与介入医疗工程学导论
有关记忆金属的基本事实(续)
特点:
1)形变须在马氏体状态(martensite)(较低温度Ms)下进行; 2)马氏体状态:柔软态,易形变; 3)应变不要高于 8% ; 4)加热到奥氏体状态(austenite) (较高温度>Af),可恢复到 原来的形状。
微创手术与介入医疗工程学导论
What is Shape Memory Effect ?
第二节 记忆金属材料 Shape Memory Materials 两大基本特性:
1. 记忆 (Shape Memory)
2. 超弹 (Super Elastic)
微创手术与介入医疗工程学导论
有关记忆金属的基本事实:
1. 形状记忆效应:材料即使在极端变形的情况下也能通过加热至
一定温度(不需受力)而迅速迅速恢复到先前形状的现象;
Because the material can change from one phase to the other with a simple shearing motion of the atoms within the crystal structure and no diffusion or large movement of atoms is required, the transition can occur virtually instantly; and more over, the “tilted” twin forms of the martensite can be flipped to the opposite “tilt” by the application of stress without damaging the crystal structure).

超弹性 (Super-elasticity)之特点

形变须在奥氏体(austenite) 状态较高温度>Af)下进行

超弹性应变范围 8%(无真 正的塑变) 从0.5 %至8%的应变范围内, 应力基本保持恒定
当应力撤除时,材料弹性地 恢复至原来的形状


有关记忆金属的基本事实(续):
8. 除具有不同与一般金属材料的超弹性外,Nitinol的另 一个重要特性为形状记忆效应(Shape Memory Effect, 或称作热记忆效应):即一种通过加热提高材料温度 而使该材料从塑变状态恢复至初始形态的现象。
Nitinol 这种在变形量超过应变量8-10%(不锈钢的最 大可恢复变形量为0.80%)的情况下尚能弹性恢复的超 常行为称作超弹(Superelasticity or Pseudoelasticity), 有很强的柔软性(Flexibility)和抗弯折能力(KinkResistance) ;由该材料制作的医疗器械可以被压缩成 极小的形状(如压缩在一个很小的输送导管内,处于 畸变状态), 在达到一定温度(如体温)下,该器械 可以自行膨胀(膨胀比率一般为1:2至1:5)并恢复至预 先”训练” (Training) 而成的初始形状。
5. 常规材料如不锈钢等的塑变(Elastic Deformation)特点与人体组成材料相比有显著不同;常规材料的形变一般为应 变量(Strain)的1%左右,且拉伸量(Elongation)随负荷的变化而呈正比线性(linearly and proportionally)变化; Elastic deformation is temporary, reversible, while plastic deformation is permanent and irreversible. Plastic deformation plays an 微创手术与介入医疗工程学导论 important role when a balloon expandable stent is delivered in the lumen. The ability of a material to undergo plastic deformation is called its ductility. Heat treatment reduces the carbon content of steel and can influence the crystallographic structure.
相关文档
最新文档