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粉末冶金多孔生物鈦的應用
2018-03-27
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admin
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由于鈦與人體器官有很好的相容性和親合力，且質輕耐蝕，無臭無害，故廣泛用于生物材料。近年來開發的多孔Ni-Ti形狀記憶合金，為Ni-Ti合金在醫療方面開辟了嶄新的應用前景。這種材料具有準確的動態功能，在經受大的塑性變形和受熱后能準確回到原設計狀態。如果將其制成小支架植入動脈中，由支架的膨脹撐開堵塞的動脈管腔，就可使血液流通恢復正常。人體的許多器官均可通過此種支架來疏通，如食道、氣管、膽道系統及泌尿系統等。超彈性的Ti-Ni合金還可用作人體植入器官中的高靈敏度導引絲，放進導管插入人體動脈系統，該絲具有良好的扭轉性、回復性及低振蕩性。
粉末冶金制備多孔Ni-Ti合金的方法包括預合金粉末法、自蔓延高溫合成法、熱等靜壓法和元素粉末混合燒結法等。其中元素粉末混合燒結法是用金屬粉末作原料，經混料、成型，隨后進行燒結而獲得所需要的各種類型制品，是制備多孔Ni-Ti形狀記憶合金的重要方法。此燒結法制備的多孔Ni-Ti形狀記憶合金具有高的孔隙率，良好的力學性能、形狀記憶性能和生物相容性。在140MPa壓力下壓制，950℃下固相燒結所制備的Ni-Ti合金，具有以NiTi為主相的，孔隙度合適的合金。
加拿大BIORTHEX公司已經采用多孔Ni-Ti合金材料制造出頸、腰椎間融合器，用于骨科脊柱損傷的治療。這種材料具有65%左右的空隙率，平均微孔尺寸為215~230微米，具有生物活性，可促進新生骨通過微孔與支架快速生長，使內部相互連接多方向的微孔產生毛細管滲透作用，促使血液、基本營養和骨髓進入椎體間融合器。這種金屬植入材料的彈性模量與松質骨接近，從而避免了應力遮擋效應，促進骨重建并對骨細胞的生長提供了良好的環境支持，使骨生長細胞和營養滲透到相互連接的微孔，加速了骨整合。這種椎間融合器的最大特點是不用植骨（其它材料椎間融合器需要使用自身髂骨來進行骨移植），植入1年后，在融合器內部完成骨重建并與周圍骨密度相匹配。
生物固定型（非骨水泥）人工關節是當前骨科領域專家、臨床醫生推崇的人工關節假體。它要求髖關節柄材料或表面具有生物活性，能誘導骨細胞生長，使關節柄與股骨髓腔界面產生骨整合，可以避免采用骨水泥固定所帶來的弊端（如長期使用后會產生松動、下沉和脫位等）。關節柄的部分節段采用多孔鈦合金材料可賦予假體生物活性，有助于柄與髓腔的骨性生理結合。德國克魯勃醫療技術公司已經生產出多孔鈦合金股骨柄假體。制造生物固定型人工關節的另一種方法是在鈦合金關節柄表面產生多孔。可將微小鈦珠粒燒結或等離子噴涂在關節柄的部分表面，使其表面具有多孔性，減少植入物與骨彈性模量的差別，有利于骨細胞的生長和營養的遞送，從而獲得生理骨整合。
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