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解析医用金属材料的分类与应用

2017-04-22 09:22
木中君
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5、贵金属和纯金属钽、铌、锆

医用贵金属是指用作生物医用材料的金、银、铂及其合金的总称。贵金属的生物相容性较好,抗氧化、抗腐蚀性强,具备独特的物理与化学稳定性,优异的加工特性,对人体组织无毒副作用。被用作整牙修复、颅骨修复、植入电极电子装置、神经修复装置、耳涡神经刺激装置、横隔膜神经刺激装置、视觉神经装置和心脏起搏器电极等。

钽具有很好的化学稳定性和抗生理腐蚀性,钽的氧化物基本上不被吸收和不呈现毒性反应,钽可与其它金属结合使用而不破坏其表面的氧化膜。在临床上,钽也表现出良好的生物相容性。钽、铌、锆与钛都具有极相似的组织结构和化学性能,在生物医学上也得到一定应用,被用作接骨板、种植牙根、义齿、心血管支架及人工心脏等。但总的来说,医用贵金属和钽、铌、锆等金属因其价格较贵,广泛应用受到限制。

金属医用材料的主要问题

金属医用材料经临床应用,主要问题还是生物相容性,源于金属腐蚀和磨损。因为金属材料中均含有较多的合金化元素,由于腐蚀、磨损将导致金属离子溶出,进而引发细胞及组织液的一些生物反应,如组织反应、血液反应和全身反应,表现为水肿、血栓栓塞、感染及肿瘤等现象。铬、镍等离子对人体都有致敏反应。钢中的铬元素当呈现六价态时,对人体也有较大的毒性和过敏倾向。镍离子除了对人体有很大毒性和过敏反应外,可能诱导有机体突变,甚至发生癌变。科学上早就存在的“镍过敏和镍致癌问题”,直到最近几十年才受到各国重视,对日用和医用金属材料中的镍含量限制越来越严格。因此,在发展新型医用金属材料时必须严格控制其中的金属元素,最好是少用或不用对人体产生毒性和过敏性较大的合金化元素。

金属医用材料未来发展方向

1、医师及病人都希望采用最好的金属医用材料,长期使用的安全性及可靠性是对医用金属材料的基本要求。因此,未来金属医用材料的开发仍以不断提高使用的安全性、可靠性及生物相容性为主。

2、建立有关金属元素对人体毒性方面系统化的基础数据库,利用大数据研究分析金属元素在人体内外毒性的相关性,以及植入金属材料和人体的分子水平研究等。用分子生物学技术从分子水平上研究金属元素对人体组织的影响,这样才能进一步了解金属医用材料对人体的影响。

3、未来金属医用材料的种类有待进一步扩展,使用成本有待进一步降低。虽然在过去的几十年中,金属医用材料已经得到了很快的发展,然而在临床上使用的仍然是有限的几种。因此,研究开发高耐蚀性、高耐磨性、高疲劳强度和高韧性生体合金依然重要。

4、对目前正在使用的金属医用材料,采用如3D打印等新技术和新工艺,完成医疗器械的定制化打印。现实中患者的病情不同,医生所要进行的手术也不同,每一个手术都有其独特性,针对这种不同情况的定制化打印,将为医生和患者提供便利,更有利于手术的成功。

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