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粉末冶金多孔生物鈦的應(yīng)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(zhì)輕耐蝕，無臭無害，故廣泛用于生物材料。近年來開發(fā)的多孔Ni-Ti形狀記憶合金，為Ni-Ti合金在醫(yī)療方面開辟了嶄新的應(yīng)用前景。這種材料具有準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)功能，在經(jīng)受大的塑性變形和受熱后能準(zhǔn)確回到原設(shè)計(jì)狀態(tài)。如果將其制成小支架植入動(dòng)脈中，由支架的膨脹撐開堵塞的動(dòng)脈管腔，就可使血液流通恢復(fù)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(tǒng)及泌尿系統(tǒng)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(dǎo)引絲，放進(jìn)導(dǎo)管插入人體動(dòng)脈系統(tǒng)，該絲具有良好的扭轉(zhuǎn)性、回復(fù)性及低振蕩性。
粉末冶金制備多孔Ni-Ti合金的方法包括預(yù)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(jié)法等。其中元素粉末混合燒結(jié)法是用金屬粉末作原料，經(jīng)混料、成型，隨后進(jìn)行燒結(jié)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(jié)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(xué)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(jié)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(jīng)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(jìn)新生骨通過微孔與支架快速生長(zhǎng)，使內(nèi)部相互連接多方向的微孔產(chǎn)生毛細(xì)管滲透作用，促使血液、基本營(yíng)養(yǎng)和骨髓進(jìn)入椎體間融合器。這種金屬植入材料的彈性模量與松質(zhì)骨接近，從而避免了應(yīng)力遮擋效應(yīng)，促進(jìn)骨重建并對(duì)骨細(xì)胞的生長(zhǎng)提供了良好的環(huán)境支持，使骨生長(zhǎng)細(xì)胞和營(yíng)養(yǎng)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(diǎn)是不用植骨（其它材料椎間融合器需要使用自身髂骨來進(jìn)行骨移植），植入1年后，在融合器內(nèi)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(guān)節(jié)是當(dāng)前骨科領(lǐng)域?qū)＜摇⑴R床醫(yī)生推崇的人工關(guān)節(jié)假體。它要求髖關(guān)節(jié)柄材料或表面具有生物活性，能誘導(dǎo)骨細(xì)胞生長(zhǎng)，使關(guān)節(jié)柄與股骨髓腔界面產(chǎn)生骨整合，可以避免采用骨水泥固定所帶來的弊端（如長(zhǎng)期使用后會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)、下沉和脫位等）。關(guān)節(jié)柄的部分節(jié)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(jié)合。德國(guó)克魯勃醫(yī)療技術(shù)公司已經(jīng)生產(chǎn)出多孔鈦合金股骨柄假體。制造生物固定型人工關(guān)節(jié)的另一種方法是在鈦合金關(guān)節(jié)柄表面產(chǎn)生多孔。可將微小鈦珠粒燒結(jié)或等離子噴涂在關(guān)節(jié)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(xì)胞的生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)的遞送，從而獲得生理骨整合。
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