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Ti鈦基非晶合金生物醫(yī)用材料的應(yīng)用
發(fā)布人:上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間:2014-05-12
Ti鈦基非晶合金與生物用Ti-6Al-4V等合金相比,其楊氏模量(80~110GPa)較低,更接近于人體骨彈性模量,植入體與人體骨彈性模量不匹配問(wèn)題有望得到徹底解決。
近年開(kāi)發(fā)了一系列可作為潛在生物醫(yī)用材料的塊體非晶合金體系,如Zr基、Ti基、Mg基、Fe基、Ca基等,其中Ti基非晶合金在生物醫(yī)療中的重要地位,引起了高度關(guān)注。Ti基非晶合金與生物用Ti-6Al-4V等合金相比,其楊氏模量(80~110GPa)較低,更接近于人體骨彈性模量,植入體與人體骨彈性模量不匹配問(wèn)題有望得到徹底解決。不僅如此,Ti基塊體非晶合金的優(yōu)異力學(xué)性能使其在起搏器、心室輔助裝置、可植入藥物輸送泵、接骨板以及螺釘?shù)壬镝t(yī)用方面也表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。
??? 目前已廣泛使用的羥基磷灰石與人體骨類似,具有極好的生物相容性,但羥基磷灰石直接涂覆在移植材料表面后,由于陶瓷與金屬界面結(jié)合力弱,容易造成剝落而使移植失敗。由此研發(fā)出生物Ti基非晶合金復(fù)合材料,通過(guò)原位復(fù)合,使羥基磷灰石顆粒均勻分布在Ti40Zr10Cu36Pd14非晶基體內(nèi)。研究表明,非晶合金的熱穩(wěn)定性及室溫力學(xué)性能并沒(méi)有因?yàn)榱u基磷灰石的存在而降低。該Ti基非晶合金復(fù)合材料不僅保持了非晶特有的優(yōu)異性能,還具有優(yōu)異的生物相容性。
Ti基非晶合金,與晶體Ti一樣,仍然屬于生物惰性材料。如直接把這類材料植入體內(nèi)后,其表面將被一層非粘附性纖維組織膜覆蓋,在組織間的結(jié)合主要是組織長(zhǎng)入其粗糙不平的表面形成一種機(jī)械鎖合,而不能形成更牢固的化學(xué)結(jié)合。因此,為了提高Ti基非晶合金的生物活性,需要對(duì)其表面進(jìn)行活性處理。例如,采用水熱-電化學(xué)方法在NaOH溶液中,利用電極間恒定電流密度對(duì)Ti40Zr10Cu36Pd14處理10~120分鐘,使合金表面獲得一層“生長(zhǎng)整合層”,然后在150℃、40MPa條件下與CaHPO4.2H2O和Ca(OH)2的混合粉末水熱-熱壓處理2h,使非晶合金與羥基磷灰石之間形成非晶陶瓷,即可獲得結(jié)合力良好的非晶合金/羥基磷灰石陶瓷復(fù)合材料。這種方法為生物醫(yī)療中的后續(xù)組織纖維生長(zhǎng)提供了有利條件。通過(guò)類似的處理方法,也可在Ti39.6Zr9.9Cu35.6Pd13.9Ca1非晶合金表面形成一層厚約為20nm的鈦酸鹽納米網(wǎng)篩層。納米網(wǎng)篩層能在模擬體液中誘導(dǎo)球狀羥基磷灰石生成,在模擬體液中浸泡12天后,合金表面大部分區(qū)域被球狀羥基磷灰石覆蓋。這種非晶合金表面的鈦酸鹽納米網(wǎng)篩層在體內(nèi)極有可能具有生物活性。
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