1、    生物醫學材料的應用    鄭晨昕摘要：目前表面改性已成為欽基生物醫學材料研究的一個重要方向，其目的是提高材料在生體環境中的生物相容性和生物活性。由于材料的表面形態直接影響了植入材料的生物相容性和種植效果，而生物活性能提高材料的骨鍵合能力，因此材料形態學表面改性技術和表面生物活化的研究將為生物醫學材料的發展提供良好的應用前景。本研究結合了形態學表面改性和化學處理兩種方法制備了具有生物活性的表面微孔欽/欽基生物醫學材料，并對材料的制備工藝及其生物學性能進行了系統研究。：g4  ：a  ：（2020）-052-206欽基生物醫學材料

2、作為硬組織修復和替換材料的發展及應用現狀要具有優異的抗腐蝕性能一一能夠受人體電介質的腐蝕，否則會引起機械性能的下降乃至破壞;在力學上要有一定的強度、堅硬度、韌性、耐磨性和耐疲勞性，能承受人體產生的各種機械作用力，長期埋植在人體內也不會喪失抗拉強度、彈性等物理機械性能;在制造上要求易于加工成所需的各種復雜形態，價格便宜，使用方便等。醫用金屬材料作為硬組織修復和替換材料主要用來修復或置換骨骼、關節和牙齒等。最初用于臨床的金屬材料是具有一定抗蝕性能的不銹鋼，其中最為常用的是316l奧氏體不銹鋼，以后又發展了co-cr合金，此系列合金在生物環境中具有更好的抗腐蝕性，組織反應也較小。然而近年來，欽及其合

3、金以其優良的生物相容性和力學適應性在臨床上的應用對co-c：合金的主導地位提出了嚴峻的挑戰，己逐步取代了co-c;合金及不銹鋼u 6_z y。上述幾種醫用金屬材料與人體骨骼的機械性能比較如表所示。欽基生物醫學材料的生物學性能用于生物材料的純欽及其合金具有優異的物理化學性能和生物相容性，是目前硬組織修復和替換中首選的醫用金屬材料。1-2-2-1良好的耐腐蝕性能。常溫下，欽表面有一層厚約50 x 10-8 100 x 10'8m的致密而穩定的氧化膜22-23，維持其鈍態。這層氧化膜決定了欽耐人體組織液腐蝕。欽植入人體后，界面處發生復雜的反應，結果使氧化膜增生。純欽表面的ti0：溶解速度極慢

4、，雖然臨床觀察到患者在使用欽種植體后體內出現欽的累積，環繞種植體的軟組織中欽含量可達2000 x 10-6，并能見到組織被染色，但是，并未觀察到細胞、組織、系統性毒性反應，因此，仍可認為欽是耐蝕性較好的生物相容性材料。欽基生物醫學材料的臨床應用由于欽基生物醫學材料具有上述優異的生物相容性和適宜的機械性能和理化性能，已成為目前硬組織修復、增強和替換的首選材料，在骨科、矯形外科、牙科及口腔醫學等領域得到廣泛應用。1-2-3-1在骨科和矯形外科中的臨床應用人類進入高齡化步伐的加快，使患有各種骨病和關節疾病的人數日益增加。人工骨和人工關節是為置換某一肢體骨或關節而發展起來的，適應于骨和關節嚴重破壞，引

5、起疼痛、功能障礙或喪失功能的患者。在骨科和矯形外科的臨床應用中欽及其合金的比重小、強度大、機械加工性能好、耐蝕性能優異，是制作人工骨和人工關節的理想材料。人工關節所用材料與其應用領域的開發年代，由此表可見，欽及其合金用作人工關節材料開始于20世紀60年代。80年代后期，生物活性陶瓷涂于易加工的欽基材上的復合材料開始使用。90年代又開發了多孔涂層欽、欽多孔涂層/生物活性陶瓷復合材料及最新的含羚基磷灰石（ha）的欽復合材料。欽基生物醫學材料在臨床應用中存在的問題材料和植入體與機體間相互作用總是通過材料與機體間的表面/界面發生，表面/界面及界面過程強烈地影響材料的生物學性能，是材料生物相容性研究的核

6、心，亦是生物醫學材料在臨床應用中遇到的一大難題。醫學和材料學的研究者都對其十分關注。如果認為植入材料的形態和機械強度適合臨床使用的話，那么植入材料的生物相容性就受材料和生體間的界面產生的現象所支配。為將植入材料設計成在人體內具有長期的穩定性，必須研究界面上材料與生物體之間的力學適應性，材料和接觸組織的力學相容性、界面適應性和組織結合性等。例如，骨折面上存在著植入材料與骨之間的彈性模量不同的問題，當植入體與骨之間的彈性模量相差懸殊時，界面上就會存在相當大的力學間隙。每逢施加外力，間隙部位就受到力學刺激，并且在界面上產生應力集中，導致骨細胞漸漸壞死，致使骨折固定失敗。因此從界面力學適應性來說，植入

7、材料的表面部分的彈性模量應當接近骨的彈性模量，而中央芯部應具備足夠的機械強度、高的剛性和良好的韌性等力學性能。為此采用欽基復合材料，研究開發傾斜功能材料，是解決界面難題的必由之路。而表面/界面分析方法的研究也是推進研究工作到原子、分子水平的關鍵。欽基硬組織修復和替換材料的發展趨勢隨著人口老齡化和中青年創傷的增加，骨病、骨缺損、關節置換、牙病及口腔疾病等的發生率隨之大幅度增加。因此對人工骨、人工關節、假牙及口腔修復用生物材料的需求量不斷增大。從國內外多年來對硬組織修復和替換材料的實驗研究和臨床應用來看，欽基生物材料表現出優異的生物相容性和力學適應性，每年全世界用于硬組織修復和替換的欽系生物醫學材

8、料所創造的工業產值達幾億美元，并以較快的速度增長。另外，醫用欽制品是高附加值的高科技產品。一個不足10克的精鑄欽牙冠的國內售價約為500800元，其經濟效益相當可觀。然而，與不銹鋼相比，目前欽基生物材料雖然在性能方面具有明顯優勢，但由于其價格較貴（相當于不銹鋼的兩倍），使其在臨床中的推廣和應用受到阻礙。總結本研究為了對純欽基體進行形態學表面改性處理，首先以廉價的分析純kzco：和ti0：粉末為原材料，進行了欽酸鉀晶須的合成并確定了優化的工藝參數，在此基礎上利用包埋燒結法制備出表面微孔欽，然后采用化學處理法對其進行生物活化，從而制備出具有良好生物活性和生物相容性的表面微孔欽/欽基生物醫學材料，對制備過程中的樣品表面成分和形貌、相組成、界面微結構進行了觀察分析。最后通過腐蝕試驗、模擬體液培養及小鼠成骨細胞體外培養對所研制的材料進行了生物學評價。參考文獻1joon b. park， and roderic s. lakes， biomaterials： an intro