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粉末冶金多孔生物钛的应用
2018-03-27
作者：
admin
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由于钛与人体器官有很好的相容性和亲合力，且质轻耐蚀，无臭无害，故广泛用于生物材料。近年来开发的多孔Ni-Ti形状记忆合金，为Ni-Ti合金在医疗方面开辟了崭新的应用前景。这种材料具有准确的动态功能，在经受大的塑性变形和受热后能准确回到原设计状态。如果将其制成小支架植入动脉中，由支架的膨胀撑开堵塞的动脉管腔，就可使血液流通恢复正常。人体的许多器官均可通过此种支架来疏通，如食道、气管、胆道系统及泌尿系统等。超弹性的Ti-Ni合金还可用作人体植入器官中的高灵敏度导引丝，放进导管插入人体动脉系统，该丝具有良好的扭转性、回复性及低振荡性。
粉末冶金制备多孔Ni-Ti合金的方法包括预合金粉末法、自蔓延高温合成法、热等静压法和元素粉末混合烧结法等。其中元素粉末混合烧结法是用金属粉末作原料，经混料、成型，随后进行烧结而获得所需要的各种类型制品，是制备多孔Ni-Ti形状记忆合金的重要方法。此烧结法制备的多孔Ni-Ti形状记忆合金具有高的孔隙率，良好的力学性能、形状记忆性能和生物相容性。在140MPa压力下压制，950℃下固相烧结所制备的Ni-Ti合金，具有以NiTi为主相的，孔隙度合适的合金。
加拿大BIORTHEX公司已经采用多孔Ni-Ti合金材料制造出颈、腰椎间融合器，用于骨科脊柱损伤的治疗。这种材料具有65%左右的空隙率，平均微孔尺寸为215~230微米，具有生物活性，可促进新生骨通过微孔与支架快速生长，使内部相互连接多方向的微孔产生毛细管渗透作用，促使血液、基本营养和骨髓进入椎体间融合器。这种金属植入材料的弹性模量与松质骨接近，从而避免了应力遮挡效应，促进骨重建并对骨细胞的生长提供了良好的环境支持，使骨生长细胞和营养渗透到相互连接的微孔，加速了骨整合。这种椎间融合器的最大特点是不用植骨（其它材料椎间融合器需要使用自身髂骨来进行骨移植），植入1年后，在融合器内部完成骨重建并与周围骨密度相匹配。
生物固定型（非骨水泥）人工关节是当前骨科领域专家、临床医生推崇的人工关节假体。它要求髋关节柄材料或表面具有生物活性，能诱导骨细胞生长，使关节柄与股骨髓腔界面产生骨整合，可以避免采用骨水泥固定所带来的弊端（如长期使用后会产生松动、下沉和脱位等）。关节柄的部分节段采用多孔钛合金材料可赋予假体生物活性，有助于柄与髓腔的骨性生理结合。德国克鲁勃医疗技术公司已经生产出多孔钛合金股骨柄假体。制造生物固定型人工关节的另一种方法是在钛合金关节柄表面产生多孔。可将微小钛珠粒烧结或等离子喷涂在关节柄的部分表面，使其表面具有多孔性，减少植入物与骨弹性模量的差别，有利于骨细胞的生长和营养的递送，从而获得生理骨整合。
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