Ti6Al4V鈦合金的生物相容性
發(fā)布時間：2021-01-30
對于Ti6Al4V合金，目前對它的生物相容性有以下兩種不同的看法：
第一，盡管鈦合金具有良好的生物相容性和耐腐蝕性，但是如果鈦通過鈍化溶解或磨損過程釋放到組織中，可能會引起不同的組織反應(yīng)。比較溫和的反應(yīng)可能是引起周圍組織的褪色，而嚴重的反應(yīng)則是引起發(fā)炎反應(yīng)而產(chǎn)生疼痛，甚至由于骨質(zhì)溶解導致關(guān)節(jié)松動。
第二，如果在組織中出現(xiàn)了鈦合金顆粒，其中的鋁和釩也必然會出現(xiàn)，但是它們的生理性能與鈦迥然不同。雖然有人提出通過改善鈦合金中的其他成分可能會獲得更好的耐腐蝕性能和生物相容性，但是通過對幾種鈦合金的研究并沒有得出足夠的證據(jù)可以支持這種觀點。
在正常的生理學條件下，不考慮磨損等其他因素，鈦合金不會被破壞。但是，即使在這種情況下，仍然有一些材料會通過鈍化溶解到組織中，隨后金屬離子和蛋白質(zhì)混合物可能會導致組織病變，因此材料的鈍化腐蝕速率和腐蝕行為一樣重要。學者們對鈦合金的腐蝕行為進行了大量的研究，采用的極限電位都在2000mV以下，并采用無空氣流動的電解液，在這種情況下鈦合金也會產(chǎn)生破壞。研究發(fā)現(xiàn)，磨損并不是引起植入體短期失效的主要原因，而其短期失效的主要原因是感染、關(guān)節(jié)松動和斷裂。但是，磨損后的磨粒將誘導組織發(fā)炎，導致關(guān)節(jié)的無菌性松動，因此磨損是假體長期失效的主要原因。
研究了Ti6Al4V合金和兩種新型的鈦合金——Ti6A17Nb和Til3Nbl3Zr的耐腐蝕性，實驗中釆用了更高的極限電位，在0-5000mV范圍內(nèi)進行，并且在電解液中加人了氧使之更接近于生理學環(huán)境，用pH值為5、7.4和9的磷酸鹽緩沖溶液，并考慮了腐蝕對磨損的影響，因此在試驗中采用了滑動磨損。研究發(fā)現(xiàn)，盡管純鈦和近p相的Til3Nbl3Zr以及p相的Til5Mo合金具有最佳的耐腐蝕性能，但是a+相的Ti6Al4V合金和Ti6A17Nb將耐腐蝕性能和耐磨損性能結(jié)合得最好。
金屬材料植入人體后，與骨組織結(jié)合的方式可分為三類：
第一種是形態(tài)固定(morphologicalfixation)，為生物惰性材料與骨組織的機械嵌合，其應(yīng)力傳遞是不連續(xù)的；
第二種是生物固定（biologicalfixation），為生物惰性多孔材料與骨組織的機械嵌合與表面交聯(lián)，其應(yīng)力傳遞也是不連續(xù)的；
第三種是骨鍵結(jié)合（bonebonding），又稱生物活性結(jié)合（bioactivefixation），是具有生物活性的材料與骨組織之間無軟組織中介的、光學顯微鏡水平下的直接接觸，其應(yīng)力傳遞是連續(xù)的，是需長期存在體內(nèi)的植入物的最佳結(jié)合模式。
為了提高醫(yī)用鈦合金的各種性能，可以從兩方面入手：
一是從材料本體著手，如前所述開發(fā)各種性能優(yōu)異的新型鈦合金；
二是從材料的表面入手，采用各種表面處理的方法對鈦合金進行表面改性，從而使其更適合于醫(yī)學應(yīng)用的要求。
對鈦板及鈦合金進行表面改性，既保持了鈦合金作為基體材料的一系列品質(zhì)，又使得鈦合金的綜合性能獲得大幅度的改善，因此，近年來成為醫(yī)用鈦合金領(lǐng)域的研究熱點。隨著離子注入、等離子噴涂、化學鍍、離子鍍、PVD、CVD、微弧氧化、激光熔敷等技術(shù)的發(fā)展，可以在鈦合金表面形成耐磨、耐蝕等陶瓷涂層，提高表面的耐磨性和耐腐蝕性，也可以在表面形成HA、BG等生物活性涂層，還可以防止鈦合金中的V、A1離子在生理環(huán)境中的釋放，進一步提高材料的生物相容性。因此，研究鈦合金的表面改性技術(shù)，制備具有耐磨、耐蝕性能的金屬陶瓷，并研究其在生理環(huán)境下的生物摩擦學性能，對于發(fā)展高性能的人工關(guān)節(jié)，提高鈦合金人工關(guān)節(jié)的使用壽命，揭示其潤滑機理，進一步提高人工關(guān)節(jié)置換的穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。
來源：搜鈦網(wǎng)
“寶雞盛輝鈦業(yè)有限公司，主營各種規(guī)格鈦棒、鈦加工件、鈦異形件；我們鈦棒的材料選用優(yōu)良材質(zhì)，符合標準，不偷工減料；我們鈦棒的規(guī)格多樣滿足您的需求；我們鈦棒的表面光滑、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、無凹凸、耐酸、耐堿、耐腐蝕、無裂紋。我們的目標是以優(yōu)異的產(chǎn)品、可靠的質(zhì)量、優(yōu)越的終身效能費用比和有效的服務(wù)，滿足顧客日益增長的需要，質(zhì)量是我們的自尊心。我們的生產(chǎn)理念：質(zhì)量至上、用戶滿意、精益求精、務(wù)實創(chuàng)新。”
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