第三章 医用金属材料

1、第三章 医用金属材料目目录录医用金属材料的特性与要求医用金属材料的特性与要求 医用金属材料的腐蚀医用金属材料的腐蚀常用医用金属材料常用医用金属材料金属与合金表面涂层处理金属与合金表面涂层处理医用金属材料概述医用金属材料概述 医用金属材料的研究进展医用金属材料的研究进展生物医用金属材料1）用于口腔、矫形外科等硬材料 如镶牙 口腔整矫 人工关节 人工骨 2）用于医疗器械（心脏瓣膜支架、凝血过滤器（Ti合金）3）用于制药晕船药（铈） 抗贫血药物（铈、氧化锗）糖尿病（氧化铈）精神病（磷酸锂）去垢剂（硒） 止血剂（皓）消毒剂（碲）安眠剂（铷 铯）癌症（铂铬合金）金属植入材料金属植入材料金属植入材料金属植

2、入材料公元前400300年，金属丝用于修复牙缺失；应用唐代 ：银膏补齿，成分是银、汞和锡，与银汞合金很相似。最先广泛应用于临床治疗：金、银、铂等贵金属，但以修补为主，良好化学稳定性及加工性能的最早作为植入材料：不锈钢（标准牌号302）18-8通常用于整形外科、牙科等等领域，具有治疗、修复固定和置换人体硬组织系统的功能。优势：优势：(1)(1)生物生物惰性惰性: : 即生物学反应最小(2)(2)优良的机械性能优良的机械性能: : 强度与弹性模量（与生物体匹配）强度与弹性模量（与生物体匹配）人体骨强度不高，如股骨头的抗压强度仅为人体骨强度不高，如股骨头的抗压强度仅为143MPa143MPa，具有较

3、低的弹性模，具有较低的弹性模量；股骨头的强度纵向弹性模量约为量；股骨头的强度纵向弹性模量约为13.8GPa13.8GPa，径向弹性模量为纵向的，径向弹性模量为纵向的1/31/3，其断裂韧性较高。，其断裂韧性较高。生物医用金属材料通常具有较高的弹性模量，一般高出人体骨一个数量生物医用金属材料通常具有较高的弹性模量，一般高出人体骨一个数量级，即使模量较低的钛合金也高出人体骨级，即使模量较低的钛合金也高出人体骨4-54-5倍倍问题：问题：腐蚀与磨损金属植入材料 Fe Cr Co Ni Ti Ta Mo W体液腐蚀B2 细胞功能 有益 金属材料逐步损失力学性能下降腐蚀产物超过一定值 有毒 生物相容性下

4、降磨损金属植入材料的毒性金属植入材料的毒性腐蚀腐蚀的发生是一个缓慢的过程，其产物对生物机体的影响决的发生是一个缓慢的过程，其产物对生物机体的影响决定植入器件的使用寿命定植入器件的使用寿命。金属植入材料的腐蚀金属植入材料的腐蚀腐蚀主要原因：腐蚀主要原因：医用金属材料植入体内后处于长期浸泡在医用金属材料植入体内后处于长期浸泡在含含有机酸、碱金属或碱土金属离子（有机酸、碱金属或碱土金属离子（NaNa+ +、K K+ +、CaCa2+2+）、）、ClCl- -离子离子构成的恒温（构成的恒温（3737）电解质的环境中）电解质的环境中加速：加速：蛋白质、酶和细胞的作用蛋白质、酶和细胞的作用 磨损和应力的反

5、复作用，磨损和应力的反复作用，使材料在体内的磨损过程加剧使材料在体内的磨损过程加剧腐蚀机制：可能发生多种腐蚀机制协同作用腐蚀机制：可能发生多种腐蚀机制协同作用因此，有必要了解材料在体内环境的腐蚀机制，从而指因此，有必要了解材料在体内环境的腐蚀机制，从而指导材料的设计和加工。导材料的设计和加工。金属腐蚀分两类：（1）化学腐蚀 金属表面与介质如气体或非电解质液体等因发生化学作用而引起的腐蚀，称为化学腐蚀。化学腐蚀作用进行时无电流产生。（2）电化学腐蚀 金属表面与介质如潮湿空气或电解质溶液等，因形成微电池，金属作为阳极发生氧化而使金属发生腐蚀。这种由于电化学作用引起的腐蚀称为电化学腐蚀。金属植入材料

6、的腐蚀金属植入材料的腐蚀电化学腐蚀的例子：铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？ 带有铁铆钉的铜板若暴露在空气中，表面被潮湿空气或雨水浸润，空气中的和海边空气中的NaCl溶解其中，形成电解质溶液，这样组成了原电池，铜作阴极，铁作阳极，所以铁很快腐蚀形成铁锈。22CO ,SO化学或电化学反应全部在化学或电化学反应全部在暴露表面上或在大部分表面上均暴露表面上或在大部分表面上均匀进行的一种腐蚀。匀进行的一种腐蚀。腐蚀产物及其进入人体环境中的金属腐蚀产物及其进入人体环境中的金属离子总量较大，影响到材料的生物相容性离子总量较大，影响到材料的生物相容性。生物金属材料在人体生理环境下的腐蚀主要生物金属材料在人体

7、生理环境下的腐蚀主要有八种类型：有八种类型： 发生在两个具有不同电极电位的金属配件偶上的腐蚀发生在两个具有不同电极电位的金属配件偶上的腐蚀。多。多见于见于两种以上材料制成的组合植入器件两种以上材料制成的组合植入器件，甚至在加工零件过程，甚至在加工零件过程中引入的其他工具的微粒屑，以及为病人手术所必须使用的外中引入的其他工具的微粒屑，以及为病人手术所必须使用的外科器械引入的微粒屑，也可能引发电偶腐蚀。因此，临床上建科器械引入的微粒屑，也可能引发电偶腐蚀。因此，临床上建议使用单一材料制作植入部件以及相应的手术器械、工具。议使用单一材料制作植入部件以及相应的手术器械、工具。金属植入材料腐蚀研究金属植

8、入材料腐蚀研究腐蚀电势与pH关系图腐蚀区：大于等于腐蚀区：大于等于1010-6-6/l/l稳定区：小于稳定区：小于1010-6-6M M钝化区：钝化区： 10 10-6-6M M金属、水、反应产物平衡Cl-缺点：不能确定腐蚀速率金属植入材料腐蚀研究金属植入材料腐蚀研究腐蚀速率：腐蚀失重与离子释放速率金属植入材料腐蚀研究金属植入材料腐蚀研究离子释放速率常见的金属植入材料常见的金属植入材料最早的植入材料 不锈钢302 临床问题：耐蚀性很差 不锈钢不锈钢添加Mo 改善了生理盐水中耐蚀性 316 不锈钢316不锈钢C (0.08%)下降到0.03%，提高了再氯化物中的耐蚀性316L不锈钢317L不锈钢

9、但即使是牌号为316L的不锈钢在体内的特定环境下（如在高压或缺氧区域）也会被腐蚀。它们适合做临时装置，如骨折固定板、固定螺钉或销子.。种类表表1 3161 316和和316L316L不锈钢材料的力学性能不锈钢材料的力学性能材料材料状态状态抗拉强度抗拉强度/MPa屈服强度屈服强度/MPa延伸率延伸率/%洛氏硬度洛氏硬度/HRB退火态5152054095316冷精轧62031035冷加工86069012300350退火态5051954095316L冷精轧60529535冷加工86069012表1给出了奥氏体不锈钢316和316L的力学性能。显然，退火态的材料硬度与强度较低，而经过冷加工后，高的强度

10、和硬度。这说明此类材料可以在大范围内调节力学性能。性能耐蚀性耐蚀性组成生物相容性生物相容性临床应用临床应用（1 1）人工关节和骨折内固定器械。如人工全髋关节、半髋关）人工关节和骨折内固定器械。如人工全髋关节、半髋关节、膝关节、监管杰、肘关节、腕关节及指关节。各种规格的节、膝关节、监管杰、肘关节、腕关节及指关节。各种规格的皮质骨和松质骨加压螺钉、脊椎钉、骨牵引钢丝、哈氏棒、鲁皮质骨和松质骨加压螺钉、脊椎钉、骨牵引钢丝、哈氏棒、鲁氏棒、人工椎体和颅骨板等，这些植入件可替代生物体因关节氏棒、人工椎体和颅骨板等，这些植入件可替代生物体因关节炎或外伤损坏的关节，应用于骨折修复，骨排列错位校正，慢炎或外伤

11、损坏的关节，应用于骨折修复，骨排列错位校正，慢性脊柱矫形和颅骨缺损修复等。性脊柱矫形和颅骨缺损修复等。医用钴基合金医用钴基合金（二）制造工艺与力学性能（二）制造工艺与力学性能多用于制造多用于制造形状复杂形状复杂的制品，钴铬钼合金具有较的制品，钴铬钼合金具有较宽的力学性能，在大多数情况下可满足临床的要求。在需宽的力学性能，在大多数情况下可满足临床的要求。在需要时也可采用要时也可采用固溶退火锻造、热等静压来改善其组织缺陷固溶退火锻造、热等静压来改善其组织缺陷，提高疲劳性能和力学性能，提高疲劳性能和力学性能，但后者成本昂贵而很少采用，但后者成本昂贵而很少采用。机械变形加工可使合金的铸态结构破碎，并得

12、到晶粒细机械变形加工可使合金的铸态结构破碎，并得到晶粒细微的纤维状组织，提高力学性能。常用的机械加工工艺又微的纤维状组织，提高力学性能。常用的机械加工工艺又热轧、轧制、挤压、和冲压。同热轧、轧制、挤压、和冲压。同铸造铸造钴铬钼合金相比，钴铬钼合金相比，锻锻造造钴基合金力学性能更优越。钴基合金力学性能更优越。锻造钴基合金的人工髋关节锻造钴基合金的人工髋关节在人体内发生疲劳断裂的概率大大减少。在人体内发生疲劳断裂的概率大大减少。（三）生物相容性（三）生物相容性（四）临床应用（四）临床应用钛和钛合金钛和钛合金在外科植入中运用的Ti金属材料有四个级别，区别在于杂质含量不同。 O、N、C、H与Ti形成间

13、隙固溶体，Fe与Ti形成置换固溶体。杂质元素的含量过大会形成脆性化合物。O、N和C能提高Ti的强度，降低其塑性。Ti很容易吸氢，H含量过高会产生氢脆，降低其韧性。微量的Fe对纯钛性能的影响不像O、N、C那样强烈。元素Ti-6Al-4V氮0.030.030.050.050.05碳0.100.100.100.100.08氢0.0150.0150.0150.0150.0125铁0.200.300.300.500.25氧0.180.250.350.400.13钛平衡表表4 Ti金属和金属和Ti合金化学成分组成合金化学成分组成(以质量分数计以质量分数计)1 1）分类、组成和性能）分类、组成和性能2)2)

14、表面处理表面处理3）加工工艺）加工工艺4 4）临床应用）临床应用l在骨外科，用于制作各种骨折内固定器械和人工关节。在骨外科，用于制作各种骨折内固定器械和人工关节。其特点是弹性模量比其他金属材料更接近天然骨、密度小、其特点是弹性模量比其他金属材料更接近天然骨、密度小、质量轻。但钛合金质量轻。但钛合金耐磨性能不好耐磨性能不好，且存在咬合现象。因此，且存在咬合现象。因此，用钛合金制造组合式全关节需注意材料间的配合。用钛合金制造组合式全关节需注意材料间的配合。齿科用金属齿科用金属齿科汞齐齿科汞齐汞齐是一种含有汞金属成分的合金汞齐是一种含有汞金属成分的合金 。汞作为牙科填充材料原理：汞作为牙科填充材料原

15、理：在室温下在室温下Hg是液态，能与其他金属反应，如银、锡等，形是液态，能与其他金属反应，如银、锡等，形成一种塑性物质，将其填入龋洞中，汞齐随着时间推移发成一种塑性物质，将其填入龋洞中，汞齐随着时间推移发生固化生固化(凝固凝固)。 固态合金的成分固态合金的成分是：至少是：至少65%的银，不超的银，不超过过29%的锡，的锡，6%的铜，的铜，2%的锌和的锌和3%的汞。的汞。 牙医在填补龋洞时，一般先在机械研磨器中将微粒状的固态牙医在填补龋洞时，一般先在机械研磨器中将微粒状的固态合金和汞混合，材料变得容易变形，方便操作，然后填充进合金和汞混合，材料变得容易变形，方便操作，然后填充进准备好的龋洞中。准

16、备好的龋洞中。现在应用的汞齐合金的银合金粉在组成、形状及包装等方面都有了较大改变。在组成方面增加了铜含量，减少了银含量，使汞齐合金既提高了强度又降低了成本。传统的银合金粉制品是按比例配料后，在无氧高温条件下熔化，浇铸成锭，再用机械切削粉碎成微细粉末，因此在显微镜下为片状不规则形。如果将银合金粉在真空条件下熔化并雾化制粉，则在显微镜下观察为圆球形颗粒，又称球形银合金粉。由于球形粉末比不规则粉末的表面积小，故调和时所需汞的量也少，因此提高了汞齐合金的强度。另外，在包装方面使用胶囊包装取代传统的瓶装，按比例将一定量的汞和银粉末分别装于胶囊隔膜两侧，在两者调和后完成汞齐化。这样既减少了汞的污染又节约了

17、原材料，并提高了汞齐合金的性能。金和金合金的耐久性、稳定性和抗蚀性，使它们在牙科上成为很有用的金属 。金金若合金含有75%(质量分数)或更多的金和其他贵金属，它们就能保留其良好的抗蚀性。 铜与金形成的合金可显著提高其强度； 铂也能改善其强度，但添加量不能超过4%；否则合金的熔点会提高。 银的加入可抵消铜的颜色。 加入少量的锌可降低其熔点，并排除在熔化过程中形成的氧。不同成分的金合金各有用途。含金量超过83%的合金较软，用于镶嵌，但其硬度太低而不能承受太高的压力。金含量少的较硬合金，用于牙冠和尖端处，可承受较大的压力。Ni-TiNi-Ti合金合金Ni-TiNi-Ti合金合金其他金属其他金属（1

18、1）医用钽）医用钽钽是化学活性很高的金属，在生理或其它环境中，甚至在缺氧的状态下，其表面都能立即生成一层化学性能稳定的钝化膜，从而使钽具有很好的化学稳定性和抗生理腐蚀性，并具有良好的生物相容性。钽植入骨内能与周围生成的新骨直接接触。最近有研究表面，多孔金属钽在其表面进行生物活化处理后，植入动物体内，孔内有新骨生成，即具有诱导成骨性。这表明金属钽具有优良的生物学性能。性能完全退火冷加工拉伸强度/MPa205515屈服强度/MPa140345延伸率/%20302杨氏模量/GPa190其他金属其他金属钽可加工成板、带、丝材，用于制造骨板、骨钉、夹板、缝合针等外科植入器械。临床上，钽片刻用于修补颅盖，

19、钽丝可缝合神经、肌腱和血管，钽板可用于修补骨缺损，钽网可用于修补肌肉组织。此外，在血管金属支架表面镀一层钽，能明显提高血管支架的抗血栓性能。（2）医用铂 铂是一种银白色金属，俗称白金。晶体结构为面心立方。铂具有高熔点、高沸点和低蒸气压的特点，铂的化学性质稳定。铂的主要物理性能为：密度21.45g/cm2(20C)，熔点1769C，电阻率9.85cm (0C)。常见的铂合金有铂铱合金、铂金合金和铂银合金，它们均具有极好的抗蚀性能极好的抗蚀性能和和物理化学稳定性物理化学稳定性。用铂及其合金制造的微探针微探针广泛用于人体神经系统的各种植入性检测和修植入性检测和修复用电子装置，心脏起搏器复用电子装置，

20、心脏起搏器等等。铂及其合金的力学性能较差及其成本较高，限制了其在医学上的推广应用。（3）医用铌1）铌为难熔金属，熔点为2467C，其晶体结构为体心立方晶体。纯铌的密度为8.5g/cm3。铌和钽的化学性质很相似，具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性能。2）铌对很多腐蚀介质在冷态或稍热的条件下不起反应，金属铌在空气中只在温度高于200C时才明显氧化。铌和Cl、H、N分别在200C、250C、400C时才发生反应。3）铌容易磨损和黏结刀具，切削加工时宜采用油水乳化液冷却，以保持刀具刃部的锋利性。医用铌一般采用高纯铌，铌在医学方面与钽类似，如制髓内钉等。由于其来源和经济原因，医用铌的用途受到很大的限制。金属

21、及其合金在生物体内的腐蚀问题尚未解决，需对其表面进行改性。目的： 表面改性不仅要抑制有害金属离子的溶出，而且要促进组织的再生和加强材料与组织结合。金属生物材料的表面改性技术主要可以分为：（1）物理化学方法（2）形态学方法（3）生物化学方法。金属与合金表面涂层处理金属与合金表面涂层处理1 1 物理化学方法物理化学方法 -改善金属生物材料表面性能主要方法（1）氮化处理 等离子体渗入技术 氮原子能够与Mo Cr Ni 形成稳定化合物 硬度高能够提高抗晶粒间腐蚀能力消除内应力1 1 物理化学方法物理化学方法（2）涂层处理 等离子喷涂、磁控溅射技术A、氧化铝涂层提高强度，但是与金属基体结合差，喷涂前需要

22、抛光B、羟基磷灰石和生物玻璃 不锈钢、Ti合金、Co合金 防腐和生物活性 热膨胀系数不同，扩散，形成致密的界面 C、金属纤维涂层Ti合金，拉成多孔金属纤维网，与Ti合金烧结成表面多孔优势：弹性模量与骨相近 强度比骨高 植入狗大腿 与骨的结合强度高1 1 物理化学方法物理化学方法 -改善金属生物材料表面性能主要方法离子注入、高分子涂层、电化学法2 2） 生物化学方法生物化学方法 将大分子蛋白质或酶等有机高分子物质引入基体表面，使将大分子蛋白质或酶等有机高分子物质引入基体表面，使其具有更优良的生物活性，因而具有更直接、更有效的特点。其具有更优良的生物活性，因而具有更直接、更有效的特点。这样的材料可

23、以促进植入处伤口的愈合，加速植入体与周围组这样的材料可以促进植入处伤口的愈合，加速植入体与周围组织的结合，同时也可以提高植入体的安全性和使用寿命。织的结合，同时也可以提高植入体的安全性和使用寿命。静电吸附分子自组装静电纺丝重点 第一部分一、原子键合：1）原子结合键的特点2）材料内部原子结合的方式及相应性能3）原子键合与材料性能之间的关系4）高分子的近程与远程结构5）根据元素周期表推断材料性能二、晶体学1）晶体的特点、结构的表征参数2）晶向指数与晶面指数的标定3）三种典型金属晶体的晶体学特点4）合金的相结构5）金属间化合物的应用6）离子晶体结构规则及典型的离子晶体结构7）硅酸盐结构特点8）聚合物

24、的晶体结构模型、晶体形态9）晶态与非晶态之间的关系10）点缺陷 11）位错解释材料性能12）相图 析晶路线 自由度 相数 13）材料性能 （电、热、光） 从应用角度设计材料 电性能：导体、半导体（本征与非本征区别）、绝缘体的根本原因，随温度变化的原因（给出图形解释）、进而根据能带宽度选择材料 压电特性 热性能：三个参数 （给出材料热性能图）根据应用选择材料，并解释机理 表面特性：接触角 图解释 扩散特性：根据应用选择材料 光学性能：金属光泽、X射线吸收图片解释等 第二部分：金属生物医用材料 1）优势与缺点2）腐蚀评价手段3）常见的金属医用材料 优势与缺点 4）针对缺点改性思路及方法5）金属材料

25、研究进展 医用金属材料研究进展医用金属材料研究进展镁合金优势：(1) 镁是人体内含量最多的阳离子之一，几乎参与人体内所有的新陈代谢过程。(2) 镁及镁合金的弹性模量约为45GPa，更接近人骨的弹性模量，能有效降低应力遮挡效应；镁与镁合金的密度约为1.7g/cm3，与人骨密度(1.75g/cm3)接近，符合理想接骨板的要求。1）医用镁及镁合金材料的研究 利用镁的易降解性能制成可吸收心血管支架 利用镁金属与人体相近的力学性能作为骨固定材料(3）可控腐蚀性能：一定时期内良好的机械支撑性能，自行降解，克服长期存留；多次介入干预，而不会有重叠支架带来的问题(4) 镁资源丰富镁合金存在的最大问题：镁的耐蚀

26、性能过差，满足不了植入器件服役期的要求。 在提高镁及镁合金耐蚀性能方面在提高镁及镁合金耐蚀性能方面，研究主要集中在合金化与表面涂层两方面。1 1、合金化：、合金化：在可降解镁合金的材料研究方面在可降解镁合金的材料研究方面，已经开发了AZ91Ca、Mg-Mn-Zn、Mg-Zn-Y、Mg-Zn-Mn-Ca、Mg-Ca、Mg-1X（X=Al， Ag，In，Si，Y，Zn 和Zr）等多种新型镁合金。在控制降解速度方面仍没有取得突破性进展。2 2、表面处理表面处理：目标：控制基体降解速度+赋予其表面以良好的生物活性1 1）微弧氧化：）微弧氧化：无机陶瓷膜，与金属基体结合力强，电绝缘无机陶瓷膜，与金属基体

27、结合力强，电绝缘性好，耐热冲击，耐磨损性好，耐热冲击，耐磨损2 2）离子注入：可以改善局部腐蚀如：电偶腐蚀、点蚀、缝）离子注入：可以改善局部腐蚀如：电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶界间腐蚀、并能改善应力作用下的腐蚀如隙腐蚀、晶界间腐蚀、并能改善应力作用下的腐蚀如: :应力应力腐蚀断裂、氢脆、腐蚀疲劳、磨损腐蚀等。离子化粒子腐蚀断裂、氢脆、腐蚀疲劳、磨损腐蚀等。离子化粒子 固固溶体间隙位置溶体间隙位置3 3）激光改性）激光改性 ：涂层裂纹少：涂层裂纹少4 4）气相沉积晶体Si涂层、电化学沉积及仿生方法制备羟基磷灰石涂层、磷化方法制备磷酸钙涂层、化学转化锰酸盐涂层等多种处理工艺2）多孔医用金属材料研究

28、多孔金属多孔金属 定义：定义：是指一种金属骨架里分布着大量孔洞的新型材料，以是指一种金属骨架里分布着大量孔洞的新型材料，以多样化空隙为特征。多样化空隙为特征。 分类：分类： 按期结构来分按期结构来分，可分为无序和有序两类，前者如泡沫材料，而后者主要，可分为无序和有序两类，前者如泡沫材料，而后者主要是点阵材料。是点阵材料。 按孔之间是否连通按孔之间是否连通，可分为闭孔和通孔两类，前者含有大量独立存在的，可分为闭孔和通孔两类，前者含有大量独立存在的孔洞孔洞, ,后者则是连续畅通的三维多孔结构。后者则是连续畅通的三维多孔结构。 性能：性能：与实体结构材料比，由于孔隙的存在，与实体结构材料比，由于孔隙

29、的存在，多孔金属具有多孔金属具有一系列特殊性能一系列特殊性能： 良好的可压缩性良好的可压缩性；优良的综合力学性能优良的综合力学性能、重量轻重量轻；多孔金多孔金属可以吸收与冲击方向无关的较高冲击能量，还可以有效地属可以吸收与冲击方向无关的较高冲击能量，还可以有效地应用于声音吸收、电磁屏蔽和振动阻尼等方面。应用于声音吸收、电磁屏蔽和振动阻尼等方面。多孔金属材料用于植入材料的优点：多孔结构利于成骨细胞的粘附、分化和生长，促使骨长入孔隙，加强植入体与骨的连接，实现生物固定；多孔金属材料的密度、强度和弹性模量可以通过改变孔隙度来调整，达到与被替换硬组织相匹配的力学性能(力学相容性)，如减弱或消除应力屏蔽

30、效应，避免植入体周围的骨坏死、新骨畸变及其承载能力降低等；开放的连通孔结构利于水分和养料在植入体内的传输，促进组织再生与重建，加快痊愈过程。(1) 多孔钽以聚亚胺酯热降解得到的碳骨架为支架，该碳骨架呈为网络样结构，整体遍布微孔，孔隙率可高达98%，再将商业纯钽通过化学蒸汽沉积、渗透的方法结合到碳骨架上就形成了多孔金属结构。钽层厚度在40-60m之间，重量上钽约占99%，碳骨架则占1%左右在显微镜下该材料结构如同松质骨，其空隙大小在400-600m之间，整体互联的孔隙率高达75%-85%。三维多孔结构更有利于成骨细胞黏附、分化和生长，促进骨长入，从而加强植入体与骨之间的链接，实现生物固定，同时它

31、也更有利于水分和营养物质在植入体内的传输，促进骨组织再生和重建，加快愈合过程。目前在临床上的应用主要有脊椎间融合器、缺损骨修复及软骨修复。图3-9 多孔钽形貌图(2) 多孔镁及镁合金报道：1）日本2000年度对多孔镁的制备及部分力学性能作了初步的研究，得到孔隙率约90%的多孔镁样品。但实验过程中经常发生爆炸，其工艺还很不成熟。2）YAMADA等采用渗流铸造方法制备开孔AZ91镁合金，密度为0.05g/cm3，屈服压强为0.11MPa。多孔镁多孔镁基金属的研究还停留在实验室阶段，尚未进入临床细胞生长三维空间有利于养分和代谢物运输生物活性细胞分化生长和血管的长入3）Wen等采用粉末冶金技术制备开孔

32、纯镁，孔隙率在35-55%，孔径在70400m。当孔隙率在35%时，杨氏模量为1.8GPa，最高压缩强度17MPa；孔隙率在45%时，杨氏模量为1.3GPa，最高压缩强度16MPa (3)(3)多孔钛多孔钛 1 1）多孔结构利于成骨细胞黏附）多孔结构利于成骨细胞黏附、分化和生长，、分化和生长，促进骨组织长入孔隙，加强植入体与骨的连接，促进骨组织长入孔隙，加强植入体与骨的连接，实现生物固定实现生物固定；2 2）通过改变多孔钛的孔隙率，可以调整其体积）通过改变多孔钛的孔隙率，可以调整其体积密度、强度和弹性模量，使其力学性能与植入部密度、强度和弹性模量，使其力学性能与植入部位相匹配；位相匹配；3 3）多孔钛连通孔结构有利于人体体液的输送，能够促进组）多孔钛连通孔结构有利于人体体液的输送，能够促进组织再生与修复，加快病变部位的痊愈。织再生与修复，加快病变部位的痊愈。4 4）制备多孔钛的方法主要有粉末冶金法和浆料发泡法等）制备多孔钛的方法主要有粉末冶金法和浆料发泡法等3）常用金属植入材料的发展 主体：医用不锈钢 研发方向