文/高瑾·北京科技大学新材料技术研究院

高瑾

　　本文概述了生物医用金属材料腐蚀的研究现状；着重综述了应用广泛的、具有发展前景的、典型的生物医用金属材料在生物医用环境下的腐蚀问题、研究现状、解决途径与发展趋势。

　　随着生命科学和材料科学的不断发展与演变，人们开始利用生物医学材料对有机体进行修复、替代与再生，并在有效使用期内不会对宿主引起急性或慢性危害。

　　生物医用材料在人体这一严苛的腐蚀环境（存在钠离子、氯离子和碳酸氢根离子等电解质及各种复杂的有机化合物）中的腐蚀性能是决定其使用寿命以及使用性能的关键因素，同时也与生物相容性息息相关，这是生物医用材料区别于其它功能材料的最重要特征。

　　生物医用材料的腐蚀问题主要集中在金属材料方面，一般医用金属材料在体液环境中必须是惰性的或是高耐蚀性的，但也存在腐蚀问题。而这些材料在生物环境下的腐蚀失效远比在一股工程环境中要复杂。

　　金属材料在生物环境下的腐蚀问题主要是由水参与的电化学腐蚀过程，也称为水溶液腐蚀与溶解过程。

　　生物医用金属表面上各个区域电极电位的高低是由其电化学不均匀性所决定的，引起化学不均匀性的原因不仅有金属表面结构上的显微不均匀性（例如化学成分或个别晶体取向上的差异，晶界的存在或有异种夹杂物），还有超显微不均匀性（例如晶格的不完整，晶格中有位错，异种原子或金属原子的能量状态不同）。

　　生物医用金属材料的种类从最初的不锈钢、贵金属，逐渐发展完善到现在常用的钛及其合金，镍钛记忆合金等。可以预见在未来，拥有极大发展潜力的镁合金等将在生物医用领域发挥重要的作用。

　　生物医用共型金属材料的腐蚀

　　生物医用不锈钢

　　医用不锈钢具有适宜的力学性能、加工性能和低成本优势，应用最多，也最早。迄今为止仍在口腔医学和骨科（人工关节、固定器材）中广泛应用；但是在生物体复杂的生理环境中，不锈钢出现大量腐蚀失效问题，导致植入物断裂，并且腐蚀产物还会引起恶性组织反应。

　　人们就此开展了大量的研究工作，研究结果表明：在人体环境中，不锈钢材料尤其对缝隙腐蚀敏感，且多发生于多零件植入装置的界面处（如带有螺钉的骨板）。对失效骨板腐蚀情况的研究表明：腐蚀发生在螺孔/螺钉的金属/金属界面处，因在界面处发生缝隙腐蚀而导致的骨板失效率达到34.2%;在骨钉与骨板的界面处，磨蚀也占很大比重，且会加剧缝隙腐蚀破坏。

　　不锈钢植入体受力区域比未受力区域腐蚀更敏感。因为钝化层在机械作用的过程中可能被破坏，在生理盐水环境中，表面再钝化的驱动力不大，局部点状腐蚀将会发生，而加入2%~4%的钼能提高不锈钢的抗点腐蚀能力，机制是通过表面吸收钼酸根离子而使表面重钝化；不锈钢材料的粗糙表面和多孔性会增加反应表面积，从而增加腐蚀量。

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