生物医用钛合金材料的生物及力学相容性_于振涛
一种生物医用近β钛合金的力学性能和腐蚀性能研究
一种生物医用近β钛合金的力学性能和腐蚀性能研究
罗丽娟;于振涛;周廉
【期刊名称】《稀有金属》
【年(卷),期】2005(29)2
【摘要】针对目前临床介入治疗中对血管内支架用材的要求,采用自主研制的新型近β医用钛合金TLE ,研究了该合金的力学性能和腐蚀性能。
测试了合金的室温和高温拉伸力学性能,利用光学显微镜观察金相组织、扫描电子显微镜观察断口形貌。
结果表明,与临床上使用的3 16L不锈钢、钛镍合金相比较,新型近β钛合金TLE具有与3 16L不锈钢相当的强度和良好的冷热成形能力。
分析合金在Ringer′s生理
盐液中的电化学腐蚀极化曲线发现:各种状态的TLE合金均具有比3 16L不锈钢、
钛镍合金更好的耐腐蚀性能。
【总页数】3页(P254-256)
【关键词】近β钛合金;力学性能;腐蚀性能;显微组织;血管内支架
【作者】罗丽娟;于振涛;周廉
【作者单位】西北工业大学材料学院;西北有色金属研究院生物中心
【正文语种】中文
【中图分类】TG164.4
【相关文献】
1.生物医用β型钛合金管材制备过程中显微组织和力学性能的演变规律研究 [J],
程军
2.医用钛合金热氧化处理工艺及其耐磨损、耐腐蚀性能和生物活性的研究进展 [J], 王松;廖振华;刘伟强
3.一种生物医用近β钛合金在人工唾液中粗糙度变化的研究 [J], 刘晓晨;李晓红
4.一种生物医用近β钛合金在人工唾液中表面色泽变化的研究 [J], 刘晓晨;李晓红;孙东涛
5.生物医用植入钛及钛合金的力学性能研究及进展 [J], 孙敬;崔振铎;朱胜利;杨贤金
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医用钛合金腐蚀_力学相容性和生物相容性研究现状
第25卷 第2期 V ol.25 No.2 2008年 4月 April 2008收稿日期：2007-09-23基金项目：国家自然科学基金资助项目（50571017） 作者简介：王 明（1982-），男，硕士，主要从事新型医用钛合金的研发工作。
通讯联系人：宋西平，E-mail: xpsong@ 。
医用钛合金腐蚀、力学相容性和生物相容性研究现状王 明，宋西平（北京科技大学 新金属材料国家重点实验室，北京 100083）摘 要：医用钛合金日益受到重视，被应用于牙齿、骨骼等领域。
但对医用钛合金总体性能的评价以及生物相容性概念的定义等问题目前观点不一，研究方向也各不相同，且多数研究仅仅涉及腐蚀、力学相容性和生物相容性等某一方面，缺乏综合考虑。
本文从腐蚀、力学相容性和生物相容性3个方面总结了医用钛合金的研究现状，并指出了研究过程存在的问题和以后的发展方向。
关键词：医用钛合金；腐蚀；力学相容性；生物相容性1 前 言金属材料是人类最早使用的生物医用材料之一，甚至可以追溯到公元前400～公元前300年，腓尼基人用金属丝修复牙缺损[1]。
1546年纯金薄片被用于修复缺损颅骨，1775年Icart 等报道了用铁丝固定断骨，1829年Levert 等进行动物体内植入试验，检验了多种金属材料与人体组织的相容性，得出铂丝对组织的刺激性最小的结论。
后来也有许多关于金属材料在医学上应用的例子，然而直到19世纪末，人们才开始对金属医用材料进行系统研究。
1926年，不锈钢（18Cr-18Ni ）用于外科，替代了较易腐蚀的钢。
1943年，美国又推荐302型不锈钢用于骨折固定。
1950年，将不锈钢含碳量最大限度的降低至0.08%～0.03%，从而研制出具有较好耐蚀性的316L 不锈钢。
由于医用不锈钢的生物相容性较差，后来又开发了钴基合金，主要用来制造人工关节。
其生物相容性有较大提高，但合金中Co 、Ni 等离子的溶出，也会引起过敏和毒性反应，造成组织坏死和植入物的松动。
医用金属材料在骨科应用中的生物功能化
医用金属材料在骨科应用中的生物功能化摘要：目的：探究医用金属材料在骨科应用中的生物功能化。
方法：本文利用计算机检索技术对Web of Science数据库文献进行检索。
检索词为3D打印技术、生物功能化以及骨科医用金属，并对最终纳入的61篇文献资料进行数据统计。
结果：医用金属材料是最早应用在骨科领域中的材料，随着科研人员的不断研究材料属性正在朝着生物功能化方向发展。
技术人员在不改变材料性能的同时，能够通过物理改性和化学改性的方式进行金属材料生物功能的有机耦合。
结论：骨科医用金属材料的生物功能化能够确保材料具有良好的力学性能和生物相容性，具备良好的生物性能和骨诱导性。
具有较高临床应用价值，也为骨科领域现代化发展作出贡献。
关键词：骨科；生物功能化；材料表面涂层应用于骨科临床医学的金属材料相比于无机非金属材料具有较为复杂的应用特点，如必须满足内植物的特定性质才能够避免患者组织出现排异反应[1-2]。
随着医疗技术的不断进步，钛合金钴铬合金等医用金属材料作为人体骨骼的植入材料，有效推动了骨科医疗领域的发展。
在实际应用期间，医务人员需要确保临床骨科植入物植入患者体内12周至18周仍然具有较高的强度以及结构完整性。
同时上述金属材料还需要具备与人体骨骼可比拟的弹性模量[3-4]。
但在实际应用期间依旧存在人体出现自身免疫反应或与界面不融合的现实困境，因此需要利用生物改性的方式使骨科医用金属材料生物功能化。
1、一般资料与方法1.1一般资料利用骨科医用金属材料、金属材料生物功能化等关键词，通过检索Web of Science数据库检索期刊文献，学位论文以及新闻报道资讯。
纳入标准：与生物材料表面改性、骨科临床应用等关键词相关的文献。
排除标准：内容重复较高的文献以及参考价值不高的会议性文献。
1.2方法首先通过关键词检索检出大量文献，通过排除重复性文献以及参考价值不高，文献的方式对标题摘要进行数据统计，最终通过多次筛选的方式纳入文献92篇。
钛合金表面处理及其生物相容性研究
钛合金表面处理及其生物相容性研究一、钛合金概述钛合金是目前工业上广泛使用的高强度、低密度金属材料，其具有良好的机械性能和化学稳定性。
因此，钛合金在医学和生物领域应用广泛，如人工关节、牙科修复、心脏支架和植入医疗器械等。
但是，与生物体组织的界面接触时，钛合金往往会引发一系列的生物相容性问题。
二、钛合金表面处理钛合金的表面和组织接触时，其生物相容性会受到很大影响。
因此，在制造钛合金植入器材的过程中需要对钛合金表面进行处理以改善其生物相容性。
目前，常用的钛合金表面处理方法主要包括以下几种：1.氧化处理氧化处理是将钛合金表面暴露在氧化性环境中，使其表面形成氧化膜。
该氧化膜可以增加钛合金表面的稳定性和抗腐蚀性，进而增强其生物相容性。
但是，氧化处理后得到的氧化膜厚度不易控制，且容易发生龟裂。
2.电化学处理电化学处理是将钛合金表面浸泡在电解液中，通过控制电位、电流密度和电解液成分等条件，改变钛合金表面的化学成分和形态，增加其生物相容性。
该方法造价相对较低，但对电解液成分和操作条件有一定要求。
3.离子注入离子注入是通过注入氟离子、氮离子等杂质元素，改变钛合金表面的性质。
该方法可以提高钛合金表面的硬度和耐磨性，减少磨损异物对生物体的影响。
但是，离子注入会改变钛合金的晶体结构和化学成分，从而影响其生物相容性。
三、钛合金生物相容性研究钛合金作为一种重要的医用材料，在使用过程中其生物相容性问题备受关注。
近年来，针对钛合金表面处理和生物相容性方面进行了大量研究。
以下为具体研究内容：1.表面处理对生物相容性影响的研究研究表明，不同的表面处理方法对钛合金的生物相容性具有显著影响。
如氧化处理可以改善钛合金表面的抗腐蚀性和稳定性，提高其生物相容性；离子注入可以提高钛合金表面的硬度和耐磨性，但也会对生物相容性造成微小影响。
2.钛合金和人体组织的界面研究钛合金和人体组织的界面接触是关键问题之一。
研究表明，钛合金表面处理可以改变其和人体组织的接触状况，提高钛合金的生物相容性。
医用钛合金腐蚀_力学相容性和生物相容性研究现状_图文(精)
第 25卷第 2期 V ol.25 No.2 2008年 4月 April 2008收稿日期:2007-09-23基金项目:国家自然科学基金资助项目(50571017 作者简介:王明 (1982- , 男, 硕士, 主要从事新型医用钛合金的研发工作。
通讯联系人:宋西平, E-mail:xpsong@。
医用钛合金腐蚀、力学相容性和生物相容性研究现状王明,宋西平(北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京 100083摘要:医用钛合金日益受到重视,被应用于牙齿、骨骼等领域。
但对医用钛合金总体性能的评价以及生物相容性概念的定义等问题目前观点不一,研究方向也各不相同,且多数研究仅仅涉及腐蚀、力学相容性和生物相容性等某一方面,缺乏综合考虑。
本文从腐蚀、力学相容性和生物相容性 3个方面总结了医用钛合金的研究现状,并指出了研究过程存在的问题和以后的发展方向。
关键词:医用钛合金;腐蚀;力学相容性;生物相容性1 前言金属材料是人类最早使用的生物医用材料之一,甚至可以追溯到公元前 400~公元前 300年, 腓尼基人用金属丝修复牙缺损 [1]。
1546年纯金薄片被用于修复缺损颅骨, 1775年 Icart 等报道了用铁丝固定断骨, 1829年 Levert 等进行动物体内植入试验,检验了多种金属材料与人体组织的相容性,得出铂丝对组织的刺激性最小的结论。
后来也有许多关于金属材料在医学上应用的例子,然而直到 19世纪末, 人们才开始对金属医用材料进行系统研究。
1926年,不锈钢(18Cr-18Ni 用于外科,替代了较易腐蚀的钢。
1943年,美国又推荐 302型不锈钢用于骨折固定。
1950年,将不锈钢含碳量最大限度的降低至 0.08%~0.03%, 从而研制出具有较好耐蚀性的 316L 不锈钢。
由于医用不锈钢的生物相容性较差,后来又开发了钴基合金,主要用来制造人工关节。
其生物相容性有较大提高,但合金中 Co 、 Ni 等离子的溶出,也会引起过敏和毒性反应,造成组织坏死和植入物的松动。
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。
骨科手术中钛合金材料的生物相容性研究
骨科手术中钛合金材料的生物相容性研究下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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钛合金表面生物活性涂层的制备与生物学性能研究
钛合金表面生物活性涂层的制备与生物学性能研究钛合金是一种重要的医用材料，广泛应用于人工关节、口腔种植等领域。
然而，钛合金表面的生物惰性限制了其在医学领域中的应用范围。
为了提高钛合金表面的生物活性，研究人员采用了许多方法，其中包括表面涂层技术。
钛合金表面涂层技术是将材料涂覆在钛合金表面，以改善其生物活性。
生物相容性好且不易脱落的涂层材料，能够在体内促进骨细胞的生长和再生，从而增强人工关节和人工牙齿的稳定性。
研究发现，钛合金表面涂层技术是一种比较有效的方法，可显著提高钛合金表面的生物活性。
近年来，许多研究者将钛合金表面涂层技术应用于生物活性涂层制备上。
生物活性涂层是一种新型的涂层材料，可通过增加钙质来提高生物活性。
据报道，利用生物活性涂层制备的钛合金表面，具有良好的生物相容性和生物活性。
因此，本文将针对钛合金表面生物活性涂层的制备与生物学性能进行研究。
1、钛合金表面生物活性涂层的制备制备钛合金表面生物活性涂层的方法有许多种，如有机溶剂法、水热法和离子共存法等。
其中，有机溶剂法是最常用的方法之一，因为它具有以下优点：操作简单、反应条件温和、涂层均匀且具有良好的附着力。
钛合金表面生物活性涂层的制备步骤如下：1) 准备涂层溶液：将适量的钙源和磷源加入有机溶剂中，将其混合均匀，即可得到涂层溶液。
2) 钛合金表面预处理：将钛合金表面放入丙酮中，紫外线照射30分钟。
3) 涂层制备：将钛合金表面取出，涂上涂层溶液，将其晾干。
4) 热处理：将涂有生物活性涂层的钛合金表面放入高温炉中，加热至1000℃，保温3小时。
热处理完成后，使钛合金表面得到致密，坚固的涂层。
2、钛合金表面生物活性涂层的生物学性能2.1 生物相容性钛合金表面生物活性涂层的生物相容性是指其能否与人体组织相容。
为了评估涂层的生物相容性，我们进行了研究。
结果表明，钛合金表面涂有生物活性涂层后，对人体组织没有不良反应，表面附着力强、稳定性好。
2.2 生物活性生物活性是评价涂层材料的重要性能之一。
医用钛合金的生物相容性专利技术分析
生物活
容性
９ ０ ０ 件
４ ８ ％
图１ 医用钛合金 ５ 类技术专利申请数量及其分布
舔栅粕产业 Ｎ Ｏ． １ ２ ２ ０ １ ３ 溜
Ｉ
重 Ｉ ＃ Ｓ Ｉ Ｇ Ｈ Ｔ
占ｌ ５ ％） ； 而 国 外 该 领 域 的研 究 主体
为企 业 ， 其 比例 占 到 了 ８ ２ ％， 大 学 仅 占 ６ ％。 以上 数 据表 明， 目前 国 内 医 用 钛
属粉末的加工、 金 属粉末 制品， Ｃ ２ ２ Ｃ 合金 ， Ｃ ２ ３ Ｃ 一对金属材料的镀覆， Ｃ ２ ５ Ｄ 电解或 电泳工艺 图 ７ 医用钛合金改善生物相容性专利申请 Ｉ ＰＣ分布 图
金主要分 布于Ａ６ １ Ｌ（ 医用消毒 方法和
装置 等） 、 Ａ６ １ Ｆ（ 可 植入 假 体 、 滤器 等） 小类 下 ， 但 目前 的研 究方 向并非 仅 限
生物相容性 改善方面 的专利 申请情 况
进行 统 计 ， 分 别 从技 术手 段 、 申请 量 、
医学 中大规模 应用医用钛及 钛合金 的
时代 。
申请 人及 国际专利分 类号 （ Ｉ Ｐｃ） 分 类
领域进行 了分析 。
耐磨性 １ ０ ９ 件 ６ ％ 耐蚀性 １ ４ ９ 件 ８ ％ 机械性能 ３ ３ ９ 件 １ ８ ％
金属 材料 的不 断 发展 ， 研究 人 员发 现
医用钛合金在 使用 中主要解 决 以
下５ 个 技术 问题 ： 生物相容性 、 生 物活
是钛合金能否用于临床 的关键， 对医
用钛合 金在 整个 医疗行业 中的应用 至 关重 要 。 本文 主要 针对 医用 钛合 金在
钛及 钛合金具 有与骨骼相 近的弹性模
钛合金生物相容性及力学性能研究报告
钛合金生物相容性及力学性能研究报告研究报告摘要：本研究报告旨在探讨钛合金在生物医学领域中的生物相容性及力学性能。
通过对钛合金的组织结构、化学成分以及相关实验数据的分析，我们得出了以下结论：钛合金具有良好的生物相容性，可用于骨骼修复、牙科植入物等医疗领域。
同时，钛合金具有出色的力学性能，具备足够的强度和韧性，能够满足人体内各种力学要求。
1. 引言钛合金由于其优异的生物相容性和力学性能，在医疗领域得到了广泛应用。
然而，钛合金的生物相容性和力学性能仍需进一步研究和探索。
2. 钛合金的组织结构钛合金的组织结构主要包括α相和β相。
α相为六方最密堆积结构，具有良好的韧性和可塑性；β相为体心立方结构，具有较高的强度和硬度。
钛合金的组织结构对其生物相容性和力学性能有着重要影响。
3. 钛合金的化学成分钛合金的化学成分主要包括纯钛、铝、铁、锡等元素。
不同化学成分的比例和含量将直接影响钛合金的生物相容性和力学性能。
例如，适量的铝元素可以提高钛合金的强度和硬度，但过高的含量可能导致生物不相容性。
4. 钛合金的生物相容性钛合金具有良好的生物相容性，主要体现在以下几个方面：4.1. 生物相容性测试：通过体外和体内实验，钛合金表现出良好的生物相容性，不会引起明显的炎症反应和免疫排斥。
4.2. 组织相容性：钛合金与骨骼和牙齿组织有良好的结合性，可以促进骨骼修复和牙科植入物的固定。
4.3. 生物活性：钛合金表面具有良好的生物活性，有利于骨细胞的生长和附着。
5. 钛合金的力学性能钛合金具有出色的力学性能，主要体现在以下几个方面：5.1. 强度：钛合金具有较高的抗拉强度和屈服强度，能够承受较大的力学载荷。
5.2. 韧性：钛合金具有良好的韧性，能够在承受外力时发生塑性变形而不易断裂。
5.3. 疲劳性能：钛合金具有优异的疲劳性能，能够在长时间循环加载下保持稳定的力学性能。
6. 结论综上所述，钛合金具有良好的生物相容性和出色的力学性能，适用于骨骼修复、牙科植入物等医疗领域。
生物医用钛合金材料的发展概况
生物医用材料钛合金的发展概况及前景戴开超1080910217摘要：本文主要论述了我国生物医用材料钛合金的发展历程，生物医用材料钛合金的生物相容性等性能要求，生物医用材料钛合金的发展前景等。
关键词：钛合金生物医用生物相容性前言生物医用材料可对机体组织进行诊断、治疗、置换损伤组织、器官或增进其功能，属医疗器械范畴，其研究是介于生物学、医学、材料学和化学之间的交叉性边缘学科，研究内容几乎覆盖材料科学与生命科学的整个领域，具有知识、技术密集和多学科交叉的特点。
尽管现代意义上的生物医学材料起源于20世纪40年代，其学科也仅形成于20世纪80年代，但生物医用材料涉及亿万人的健康，是保障人类健康的必需品。
生物医用材料的应用不仅挽救了数以千万计人的生命，使疾病得以早期发现和有效治疙并显著降低了重大疾病的死亡率，同时，它对于改善人们的健康状况和提高生活质量，具有重要的民用价值和社会意义。
生物医用材料的发展生物医用材料在我国起步仅仅20年左右的时间，无论是原始创新的基础研究，还是技术创新性研究，整体水平均落后于发达国家。
尽管如此，在国家自然科学基金、“863”项目、“973”项目以及国家科技支撑计划等项目的大力支持下，近些年来我国生物医用材料的研究已从分散、低水平的重复研究，逐步集中于学科发展的方向和前沿，并取得了举世瞩目的蓬勃发展。
骨科修复材料因市场需求巨大，其研究与产业快速发展，在组织工程、药物缓释、纳米材料、血液相容与净化材料、非病毒性基因治疗载体等领域与国际先进水平的差距已逐渐缩小，并取得子一批具有自主知识产权的技术项目。
进入21世纪以来，我国生物医用材料加速发展我国生物医用材料研究领域研究论文的发表数量正在大幅度上升、被引用的次数也不断增加，在国际刊物上所占的比重也在提高。
钛合金在生物医学方面的研发史可追溯到20世纪40年代初期，Bothe等人首先把纯钛引入到生物医学领域，他们发现钛与老鼠股骨之间无任何不良反应。
羟基磷灰石／TiO2生物活性复合涂层的研究进展
关键 词 ： Ｈ ／ｉ ；生物 活性 ：复合涂层 ：制备 ；性能 Ａ ＴＯ２
２ 涂 层制备
Ｈ ／ｉ 复合涂层 的制 备方法有物 理法 、化 学法和 Ａ ＴＯ２
电化学 法 。因为制备方法 的不同 ，涂层 的表面形貌 、相
组成 、结 晶度 、晶体 结构等均有所 不同 。
２２ 化学方法 ．
化学方法 是通过碱热处理 、溶胶 凝胶法 、表 面诱导
矿化等 对钛表 面进行化学 改性 。溶胶凝胶 （ｏ．ｅ）法 ｓ１ １ ｇ 是通 过 在钛 及钛 合金 表面 涂覆钛 或 磷酸 盐类 凝胶 而 制
在体外和 体内诱导磷灰 石的沉积 以及骨 组织的形成 ， 作 为缓 冲层 ， ｉ ２ ＴＯ 能有 效地隔离 植入体和 生物机 体 ， 而且 能提 高涂层和界 面的强度【。国内外研究 者采 用在基底 ３ 】
Ｉ ｅｇＬ ． ｎ ｕ等【’ Ｐ ｎ 用等离子 喷涂法在 Ｔ 基体上 制 ｉ
备 了复合涂层 ，Ｈ ＴＯ２ Ａ／ｉ 层与基 体的结合 良好的基础上 降低外层 Ｈ 的残余应力 ，复合涂层在 ６ ０Ｃ下晶化处 Ａ ５＂
理 不 同时间 ，表面裂纹 比对 应纯 Ｈ 层细 小，交替分布 Ａ 的 Ｈ 层与 ＴＯ 结合致密 。Ｈ． ｉ 采 用高速 乙炔 热喷 Ａ ｉ２ Ｌ【
对钛 及合 金进 行表 面 改性 方法在 其 表面 形成 一层 Ｈ 可以制备具有高性 能、高可靠性 的生物复合植 入材 Ａ 料 。复合材料避 免了钛及合金 的无生物 活性的特点 ，同 时又可 以克服 Ｈ 力 学性能差 的缺陷。钛及合金为 金属 Ａ 键 ， Ｈ 陶瓷为共价 键或 离子键 ， 而Ａ 两种 晶格类型不 同， 相容性差 ， Ｈ 材料 与钛 合金基体 的界 面处难形成 良 故Ａ
人体硬组织修复和替代用钛合金材料的开发与应用
袭２人体硬组织修复与替代产品的选材标准
外科植入物
骨科内固定修复器械
人工关节
齿科产品
典型产品 产品时限 选材要求 在用材料 优选合金
接骨板及螺钉，髓内针，融合嚣、 脊柱内固定系统等 短期（１年以下）
强度适当，生物相容，易成型
不锈钢，纯钛和Ｔｉ６Ａ１４Ｖ合金等 ｑ型和ａ＋ｐ型钛合金
髋关节，膝关节，踝关节。肩 关节，肘关节等．
其实．用于外科植入物和矫形器械的产品，如果仅 用于修复或矫形目的。待患者康复后可取出（一般不超 过１年），这类产品（如接骨板、螺钉、髓内钉等）可
收到稿件日期：２００６－０６－１０
通讯作者ｌ于振涛
作者简介：于振涛（１９６４－），男，山东人，博士，高级工程师，所长。主要研究新型钛合金材料及其新产品开发．
行塑性加工时，热稳定Ｄ型钛合金主要发生滑移变形， 而介稳定ｐ型钛合金则可发生滑移、孪生或马氏体变形 ｐＪ（见图１）。因此，设计新合金时，Ｍｄ值应控制在
２．３５－２．４５之间，而曰Ｄ值在２．７∞．８２之间为最佳。
根据钛合金的伪二元相图（图１），可以看出外科
植入用钛合金宜选介稳定Ｂ型钛合金，它们可以通过后 续固溶时效处理使合金性能实现大范围调整，而全Ｄ型 钛合金却不能。进行介稳ｐ型钛合金设计时，其合金元 素特别是ｐ合金稳定元素及含量要严格控制，这是因为 Ｐｄ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ等ｐ合金稳定元素加入过多，一则使
而趔钛合金又是目前人们正在积极研究的最新一代医
用钛合金ＩｌＪ
２医用钛合金的选材设计
一般来说，用于人体硬组织修复与警代的医用金属 材料的设计开发必须经过合金设计、材料研究和工程 学、医学评判才能最终应用于临床。由于人体骨骼组成 中主要包括３０％的胶原纤维蛋白（增加柔韧性）和７０％ 的磷酸钙或羟基磷灰石ＨＡ（增加刚性）．因此，设计和 制作外科植入物和矫形器械产品时应该根据人体使用 部位来选搀和确定能够满足临床需要的最佳金属材料． 以保证所选材料的强度（如拉伸、剪切、瘦劳等）、塑 韧性和弹性模量等综合性能满足器城的使用功能．
生物医用金属材料研究现状与应用进展
生物医用金属材料研究现状与应用进展
随着人们对健康的关注度不断提高，生物医用金属材料在医学领域中的应用越来越广泛。
这些金属材料具有良好的生物相容性、力学性能和稳定性，同时也能够满足医学设备的需求。
目前，主要的生物医用金属材料包括钛及钛合金、铬钼合金、不锈钢、镍钛形状记忆合金等。
其中，钛及钛合金是应用最为广泛的生物医用金属材料。
钛及钛合金具有良好的生物相容性，能够与人体组织良好地结合，对人体无毒副作用，同时还具有较高的力学性能和耐腐蚀性。
因此，钛及钛合金制成的医疗器械、种植体、修复材料等在骨科、牙科、耳鼻喉科等医学领域得到广泛应用。
铬钼合金具有优异的耐腐蚀性和高温抗氧化性，因此在心脏起搏器、血管支架等领域也有广泛的应用。
不锈钢在手术器械制造和医用耗材的生产中也有着广泛的应用。
近年来，镍钛形状记忆合金的应用也越来越受到关注。
镍钛合金具有良好的生物相容性、耐腐蚀性和形状记忆性能，因此在牙科、神经外科等领域中得到了广泛应用。
例如，在牙科种植体中，镍钛形状记忆合金能够更好地适应患者的口腔形态，提高种植体的成功率。
总之，生物医用金属材料在医学领域的应用前景广阔，未来还有很大
的发展空间。
但是，金属材料也存在一些问题，例如金属离子的释放、磨损等会对人体造成不良影响。
因此，随着技术的不断进步，对生物医用金属材料的研究和改进也需要不断推进，以更好地满足医学的需求。
TLM 钛合金表面白蛋白涂层的制备及抗凝血性研究
TLM 钛合金表面白蛋白涂层的制备及抗凝血性研究刘春潮;于振涛;余森;韩建业;牛金龙【摘要】In order to improve the anticoagulation and haemocompatibilityof Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb alloy, a layer of TiO2 film was prepared by sol-gel method on the surface , then the coated samples were treated by hydroxyl solution and amination solution in order to introduce the OH -and NH2 -active groups , the albumin was linked on the surface of TiO2 film through the active amidine group by the electrostatic self-assembly multilayer method finally .The phase iden-tification and surface characteristics of the coatings were successively performed and tested by XRD and SEM .The he-mocompatibility of the Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb alloy in vitro with and without albumin-immobilization were evaluated by clotting time measurement test and platelet adhesion test , and the results showed that the anticoagulation and haemo-compatibility of the Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb alloy could be remarkably improved by surface modification via albumin-im-mobilization .%为提高医用钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb的抗凝血性能，首先通过溶胶-凝胶法在其表面制备一层TiO2薄膜，再将该TiO2薄膜活化处理，最后通过静电自组装法将牛血清白蛋白固定在TiO2薄膜表面形成抗凝血涂层。
生物医用钛合金材料的研究进展
生物医用钛合金材料的研究进展随着现代医学的发展，生物医用材料在医疗领域中起着至关重要的作用。
其中，钛合金材料由于其优良的生物相容性和机械性能而备受关注。
本文将就生物医用钛合金材料的研究进展进行探讨。
一、钛合金材料的特点钛合金是由钛和其它元素（如铝、钼等）合金化而成的材料。
它具有重量轻、力学性能好、耐蚀性高、生物相容性好的特点，成为了生物医学领域中广泛使用的材料之一。
钛合金的重量轻是由于钛的密度较小，在医疗设备中使用可以减轻患者的负担，提高手术的成功率。
同时，钛合金的力学性能优异，能够满足不同医学需求的要求，比如可以使用于骨骼支架、牙科种植体等方面。
另外，钛合金具有良好的耐蚀性，不易被体液和生物组织腐蚀，因此可以长期应用于植入体内的医疗器械。
此外，钛合金表面易于与骨组织结合，能够促进骨与植入物的整合，提高植入物的稳定性与功能。
二、生物医用钛合金材料的应用（一）骨骼修复领域钛合金材料在骨骼修复领域中有着广泛的应用。
具体而言，钛合金可以制成骨板、骨螺钉等用于骨折固定，或制成人工关节、人工髋等用于关节置换。
这些医用器械不仅具有良好的生物相容性，而且由于钛合金的机械性能优良，可以承受髋关节等关节处较大的压力，降低植入物疲劳破坏的风险。
（二）牙科应用领域钛合金材料在牙科应用领域中也有着重要的地位。
一些研究表明，钛合金种植体可以与骨组织无缝结合，能够成为牙齿修复的稳定支撑。
此外，钛合金材料表面可进行氧化处理，形成微米级的表面粗糙度，有助于促进骨细胞的黏附和生长，提高种植体的成功率。
（三）心脏血管领域钛合金材料在心脏血管领域的应用主要体现在人工心脏瓣膜上。
钛合金人工心脏瓣膜具有平滑的表面、良好的机械性能和生物相容性，能够在血流中保持无阻力、无泄漏的状态。
三、钛合金材料改性与表面处理目前，对钛合金材料的改性与表面处理成为了研究的热点。
常见的改性方法包括氧化、纳米涂层、生物功能化修饰等。
氧化处理可以改善钛合金表面的生物相容性和机械性能，增强钛合金与骨组织的结合。
表面肝素改性TLM钛合金的血液相容性评价(英文)
表面肝素改性TLM钛合金的血液相容性评价(英文)余森;于振涛;王贵;Matthew S.Dargusch;张明华【期刊名称】《稀有金属材料与工程》【年(卷),期】2009(38)3【摘要】在新型近β钛合金TLM(Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb)表面用溶胶-凝胶法镀上一层TiO2薄膜,再将薄膜依次用羟基化溶液和胺基化溶液处理以在薄膜表面引入活性OH-和NH2-,然后通过该活性官能团将肝素共价键接在薄膜表面。
利用XRD、SEM和EDS研究了TiO2薄膜的相结构和表面特性;通过测定材料表面的接触角、溶血率和血小板黏附行为对肝素化TLM合金的血液相容性进行分析、评价。
结果表明,表面肝素化处理后TLM合金的血液相容性得到了明显的改善。
【总页数】5页(P384-388)【关键词】血液相容性;肝素化;TLM合金;薄膜;表面改性【作者】余森;于振涛;王贵;Matthew S.Dargusch;张明华【作者单位】西北有色金属研究院,陕西西安710016;CASTCRC,昆士兰大学工程学院,澳大利亚布里斯班4072;第四军医大学唐都医院全军骨肿瘤研究所,陕西西安710038【正文语种】中文【中图分类】O484.41;TQ328.8【相关文献】1.生物医用TLM钛合金的水热法表面改性 [J], 付涛;成轶波;舒子倩;魏向阳;王丽君;韩生兰2.钛合金表面聚乙烯亚胺/肝素聚电解质多层膜的体外和体内血液相容性研究 [J], 李源;程龙;王永生;刘成珪;郭兴蓬;张凯伦3.医用钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb表面自组装抗凝血复合涂层的构建及其血液相容性（英文） [J], 余森;于振涛;韩建业;WANG Gui;牛金龙;MatthewS.Dargusch;;;;;4.镍钛合金的高级氧化法表面改性及其血液相容性研究 [J], 胡涛;储成林;孙卫斌;王娟;周静艳;董寅生;浦跃朴;林萍华;朱剑豪5.国产镍钛合金材料热氧化表面改性后组织相容性评价 [J], 丁仲如;秦永文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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0 引言
生物医用钛合金材料是用于诊断、治疗或替代人体组织、器官或增进其功能，具有 高技术含量和高经济价值的新型医用载体材料，是材料科学技术中一个正在发展的新领 域，并已成为人工关节、骨创伤产品、人工牙种植体等硬组织替代或修复医疗器械产品 的优选材料[1-3]。金属材料是人类生物医学发展史上最早用于创伤修复和矫形治疗的传统 材料。从20世纪30年代开始，CoCr合金、不锈钢曾先后被用于医学领域并成为目前传 统的医用金属材料。20世纪40年代，英、美等国最先尝试纯钛的医学研究并证实了其临 床可行性；20世纪70年代后期，以航空应用为背景的Ti6A14V钛合金被应用到医学领域； 20世纪80年代末期，新型Ti6Al7Nb和Ti5Al2.5Fe改良成功；20世纪90年代开始，以美国 为主开始研究Ti13Nb13Zr、Ti12Mo6Zr2Fe(TMZF)等新型β型钛合金并成为全球生物医 用钛合金材料的研究热点和主攻方向[1-2]。
Abstract BACKGROUND: Biomechanical compatibility is the key factor for the research and development of surgical implants and orthopedic devices. But the present research lacks systematic and common knowledge.
Yu Zhen-tao1, Han Jian-ye1, Ma Xi-qun1, Yu Sen1, Zhang Ming-hua2, Zhang Yu-sheng1
1 Northwest Institute for Non-ferrous Metal Research, Xi’an 710016, Shaanxi Province, China 2 Tangdu Hospital, the Fourth Military Medical University of PLA, Xi’an 710038, Shaanxi Province, China
Key Words: biomaterials; biomaterial review; titanium alloy materials; biomedical metal materials; orthopedic implants and devices; biocompatibility; mechanical compatibility; National “863” Project of China
RESULTS AND CONCLUSION: It is a comprehensive evaluation for biomechanical compatibility. To design biomedical titanium alloys, first, there should be no toxic alloy elements to ensure the safety in the reaction with the tissue, blood, immune system and whole body; second, it is also required that added elements should have the minimum adverse effects on the mechanical properties and other performance of titanium alloys. Common alloy elements in titanium alloys include α-phase stable element, β-phase stable element, and neutral element. It is important for better biomechanical compatibility of biomedical titanium alloys to control microstructure and phase transitions and even carry out surface modification. But we cannot simply pursue the low modulus and high strength of a titanium alloy that is close or matching the human bone tissue, by which, we adjust the pros and cons of the biomechanical compatibility.
Yu ZT, Han JY, Ma XQ, Yu S, Zhang MH, Zhang YS. Biological and mechanical compatibility of biomedical titanium alloy materials. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2013;17(25): 4707-4714.
3 临床应用的意义：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，且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。
关键词：
生物材料；生物材料综述；钛合金材料；生物医用金属材料；外科植入物及矫形器械；生物相容性；力 学相容性；863 项目
1 西北有色金属研究院，陕西省西安市 710016 2 解放军第四军医大学附属唐都医院，陕西省西安市 710038
文章亮点：
1 此问题的已知信息：目前对医用钛合金的生物及力学相容性缺乏系统研究和较为统一的认识。
2 文章增加的新信息：初步分析了生物医用钛合金材料的生物及力学相容性的概念、内涵，并探讨了合 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。
中国组织工程研究 第 17 卷 第 25 期 2013–06–18 出版 Chinese Journal of Tissue Engineering Research June 18, 2013 Vol.17, No.25
doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.25.020
METHODS: A computer-based search was performed for articles related to biomechanical compatibility in PubMed, Elsiver, SpringerLink, CNKI and VIP databases (1995-2012) to investigate the effects of alloy elements, microstructure and its phase transformation, and surface modification on the biomechanical compatibility of titanium alloys.
ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH
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于振涛，等. 生物医用钛合金材料的生物及力学相容性
Yu Zhen-tao☆, M.D., Professor, Doctoral supervisor, Northwest Institute for Non-ferrous Metal Rovince, China yzt@
摘要
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。
医用钛合金的发展史和临床应用反馈结果充分表明：生物医用钛合金材料的研究重 点和难点仍然是生物相容性、力学相容性和体内安全性问题。生物机体是一个复杂的环 境，植入体内的材料长期处于物理、化学、生物、电、机械等因素的复杂环境影响之中， 不仅受到组织不停运动的动态作用，也处于代谢的反应之中。任何植入物不应使人体组 织中的细胞、血液及各种器官之间发生化学变化，以及过敏和炎症反应，或出现人体对 植入物产生异物排斥反应等。与此同时，作为外科植入件还要求植入的医用材料在长期 生理环境中具有良好的力学相容性，即具有足够的强度、韧性和适当的弹性模量，以及 高度的稳定性(耐蚀、耐磨)和持久的耐用性(疲劳和断裂)等。生物医用钛合金材料是一个 综合交叉领域，相关研究广泛涉及材料、物理、化学、生物、医学及先进电子显微影像 与生化分析等多学科，主要研究方向包括医用钛合金材料的合金设计与评价体系，材料 的加工-组织-性能关系与人体软、硬组织的相容性匹配，材料的表面改性(生物相容性、 生物功能性、生物活性、耐磨性、耐蚀性等)及其表面(界面)与人体组织的相互作用规律 等。其中，生物医用钛合金材料的生物相容性及力学相容性研究至关重要，这是确保钛
Corresponding author: Yu Zhen-tao, Northwest Institute for Non-ferrous Metal Research, Xi’an 710016, Shaanxi Province, China
Supported by: the National “863” Project of China, No. 2011AA030101*; the National “973” Project of China, 2012CB619102*; National Key Technology R&D Program of China, No. 2012BAI18B02*