医用钛合金及其表面活化的研究现状

第34卷　第2期

2009年

2

月

HEAT T RE AT ME NT OF MET ALS

Vol 134No 12

February 2009

综　述

医用钛合金及其表面活化的研究现状

赵凤娟

1,2

,宋　英1,王福平

1

(11哈尔滨工业大学应用化学系,黑龙江哈尔滨　150001;21哈尔滨工业大学图书馆,黑龙江哈尔滨　150001)

摘要:医用Ti 合金具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性,在医学临床上获得广泛应用,但是其耐磨性能和生物活性等方面仍不够理想,耐腐蚀性能也有待于进一步提高。开发具有更佳综合性能的医用钛合金,或对现有成熟医用钛合金进行表面改性是解决上述问题的有效途径。本文综述了医用钛合金的发展及其存在的问题和表面活化研究进展,并对医用Ti 合金的表面活化的前景进行了展望。

关键字:Ti 合金;生物医用材料;表面改性;生物活性

中图分类号:TG146123 文献标识码:A 文章编号:025426051(2009)022*******

Research st a tus of b i om ed i ca l tit an i u m a lloy and its surface acti va ti on

Z HAO Feng 2juan

1,2

,S ONG Ying 1,WANG Fu 2p ing

1

(11Depart m of App lied Che m istry,Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin Heil ongjiang 150001,China;

21L ibrary,Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin Heil ongjiang 150001,China )

Abstract:B i omedical titaniu m all oys have been app lied widely in medicine clinic due t o their excellent mechanical p r operties,corr osi on resistance and bi ocompatibility,but they are not good enough in the as pect of anti 2wear and bi oactivity 1Further more,corr osi on resistance als o needs t o be i m p r oved further 1Devel op ing ne w bi omedical titaniu m all oys,which possess better combined p r operties or surface modificati on on available clinical titaniu m all oys,is an effective app r oach t o res olve the above 2menti oned p r oble m s 1This paper revie wed the devel opment and the main p r oble m s of bi omedical titaniu m all oys,and research status of surface activating on bi omedical titaniu m all oys 1The p r os pect of surface activating on bi omedical titaniu m all oys is p resented 1

Key words:titaniu m all oys;bi omedical material;surface modificati on;bi oactivity

收稿日期:2008210208

作者简介:赵凤娟(1968—),女,黑龙江哈尔滨人,硕士,主要从事图书管理工作,已发表论文2篇。联系电话:0451286414337,E 2mail:zhaofengjuan@hit 1edu 1cn

生物医用材料是对生物体进行诊断、治疗和置换损坏的组织、器官或增进其功能的材料。医用金属材料因其具有较高的强度和抗疲劳性能,是临床应用最广泛的材料之一。目前常见的植入金属材料主要为超低碳奥氏体不锈钢(A I SI 316L,317L )、钴铬合金(Co 2Cr )、钛及钛合金3类材料,而钛及钛合金凭借着优异

的生物相容性、耐腐蚀性、综合力学性能和工艺性能逐渐成为牙科种植体、人工关节等人体硬组织替代和修复用的首选材料。其中Ti 26A l 24V 合金是目前临床上应用最多,也是最早的钛合金之一,但其在生物相容性、耐腐蚀性能、耐磨性能和生物活性等方面仍存在问题

[122]

。为了克服Ti 26A l 24V 合金存在的问题,近年来

各国学者一直致力于开发具有更佳综合性能的医用钛合金,或对现有成熟医用钛合金进行表面改性研究,尝试通过表面改性来提高其各项性能,以满足医学应用要求。本文综述了医用钛合金的发展及其存在的问题

和表面活化研究进展,并对活化的前景进行了展望。

1　医用钛合金的发展及其存在的问题

111　医用钛合金的发展

20世纪40年代初期,Bothe 等首次

[3]

发表了有关

金属种植体与骨之间反应的论文,并将钛引入了生物医学领域。此后,医用钛合金的发展经历了3个阶段:

第一阶段以纯钛和Ti 26A l 24V 合金为代表;第二阶段

以Ti 25A l 2215Fe 和Ti 26A l 27Nb 等新型α+β型合金为代表;第三阶段以具有更好生物相容性和更低弹性模

量的β型钛合金为代表[425]

。不同发展阶段典型钛合

金的力学性能如表1所示[6]

。

最初应用于临床的钛合金主要以纯钛为主。虽然纯钛在生理环境中具有优异的抗腐蚀性能,但其强度和耐磨性能限制了它在承载较大部位的应用,而只能

用于口腔修复及承载较小部位的骨替代[7]

。随后将航天材料Ti 26A l 24V 合金引进到医学领域,解决了纯钛强度不够的问题,同时Ti 23A l 2215V 合金也在临床

上被用作股骨和胫骨的替换材料[8]

。但该类合金中的V 元素对人体存在潜在的危害,其在生物体内聚集