医用钛材 医用材料界的“网红”——钛合金

生物医学材料是指与生物系统相互作用，以诊断、治疗、修复或替代体内组织和器官或增强其功能的材料。可分为医用金属材料、医用高分子材料和医用陶瓷材料，其中医用金属材料所占比例较大，尤其是骨科产品和心脑血管产品。[1]

特别是钛合金具有高强度、低密度、无毒、生物相容性好、耐腐蚀等特点。，并已成为人工关节、骨创伤、脊柱矫形内固定系统、牙种植体、人工心脏瓣膜、介入性心血管支架、手术器械等医疗产品的首选材料。

医用钛合金的优点[2]

①生物相容性:与人体的生物反应最小，无毒、无磁性，作为植入物对人体无毒副作用。

②力学性能:高强度、低弹性模量，既满足力学要求，又与人体天然骨的弹性模量相近，能降低应力屏蔽效应，更有利于人体骨骼的生长和愈合。

③耐蚀性:钛合金是一种生物惰性材料，在人体生理环境中具有良好的耐蚀性，不污染人体生理环境。

④重量轻:一般钛合金的密度只有不锈钢的57%，大大减轻了植入后人体的负荷。

医用钛合金的发展历程

由于钛接近人体骨骼，对人体组织具有良好的生物相容性，无毒副作用，具有其他材料无法比拟的优势，因此医用钛合金在医疗领域得到了广泛的应用。

金属材料作为一种生物医学功能材料，是材料科学的一个重要分支，已经在人体植入物中应用了400多年。

生物医用钛合金经历了纯钛和Ti-6Al-4V钛合金、改良钛合金和低模量β钛合金三个过程。1950-1980:纯钛首次用于生物医学领域，证明生物相容性良好。Ti6Al4V广泛用于外科修复或替代材料。1980-1990:证明V和Al是对机体有毒副作用的元素，用Nb和Fe代替V研制出第二代改进型新型医用钛合金，1990年至今，90年代初研制出第一种生物相容性更好、弹性模量更低的β钛合金Ti13Nb13Zr，开始了性能优异的生物医用β钛合金的开发和应用。[3-4]

钛及其钛合金在医学领域的应用[5-7]

近年来，钛及其合金在空之前在医疗领域发展迅速，主要集中在整形外科、牙科和各种医疗器械上。

1.矫形术



钛合金的弹性模量比不锈钢更接近人体骨骼，因此钛合金肘关节和踝关节在骨科手术中应用广泛。每年，世界上约有1亿患者因手臂和膝关节炎症而接受替代治疗。钛护膝比不锈钢护膝轻很多，腐蚀问题有所改善。目前，钛义肢正逐渐取代钢义肢。

2、牙科

从钛合金植入人体的那一刻起，牙种植体的金属材料就发生了一系列的变化。钛与人体骨上皮组织和结缔组织有很好的亲和性，其力学性能可与其他牙科合金媲美，且密度小，因此用钛制作的义齿具有舒适的体感。而且，钛义齿通过表面处理，可以满足甲胄牙的美观要求。

3.面部护理

当人体面部组织严重受损时，局部组织修复需要手术植入。钛合金具有良好的生物相容性和所需的强度，是修复人体面部组织的理想材料。纯钛网在骨重建手术中已被用作骨支架。

4.外科器械

钛医疗器械耐腐蚀性好，表面质量不受反复清洗消毒的影响；无磁性，可消除对小型敏感植入器械的损伤威胁；重量轻，可以代替不锈钢，重量大大减轻，让医生在操作过程中更加灵活，降低医生的疲劳程度。因此被用来制作手术刀片、止血钳、剪刀、电动骨钻、镊子等。

医用钛及钛合金材料的优点已被医学界认可，并被越来越多的患者所接受。考虑到战争、运动创伤和人民生活水平的提高等因素，首选钛及钛合金作为人体植入物有很大的增长空，必将成为钛应用和发展的新的经济增长点。[8]

参考文献:

戴世娟、朱、、陈枫。引用该论文王志平，王志平，王志平.重庆理工大学学报，2016，30 (4): 28-34。

C.大黄酸，皮特尔，陈振华等。钛和钛合金[M]。北京:化学工业出版社，2005。

[3].公共信息——维基百科，百度百科。

张文宇。引用该论文王志平，王志平，王志平.《化学与键合》，2014，35 (5): 369-373。

曹导吴颖。钛及其应用[M]。北京:冶金工业出版社，1989。

王涛，戴品强，向中南，等。生物医用钛铌锡合金的超弹性[J]。材料科学与工程杂志，2008，26(6):940-945。

李红梅，雷霆，方淑明，黄光明。引用该论文王志平，王志平，王志平.金属功能材料，2011，18 (2): 70-73。

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