316L不锈钢和Co-Cr合金

　　3I6L不锈钢和Co- Cr合金生物材料的使用已有很长的历史。目前，广泛用于人工关节、骨折接合用夹板、人工心脏瓣膜等植入假体的制作。但在人体这一特殊的使用环境中，上述合金往往产生各种腐蚀失效行为，造成金属离子的释放，引起严重的生理反应，甚至造成植入的失败。

　　钛表面的腐蚀与离子释放

　　钛虽是工业上在一种耐腐蚀性很强的金属，但由于人体为动态的含蛋白质的氧化环境，因此，钛植入人体后的耐腐蚀性大大降低。Ducheyne等人的研究表明植入后钛仍向周围组织和体液释放出腐蚀产物。

　　这种腐蚀产物可引起组织细胞的变性和坏死、非特异性炎症、过敏反应，甚至导致肿瘤的形成。因此减少或防止植入后金属离子的释放和腐蚀的产生是非常必要的。

　　镁合金的腐蚀

　　镁及其合金具有与人体骨相近的密度、弹性模量，无毒、可降解性，生物相容性好，有较高的比强度和比刚度等诸多优良的性能，在治疗骨折和骨缺损方面具有潜在的优势，有望成为新一代的金属硬组织植入材料。然而，由于镁的化学性质极为活泼，尤其是在含Cl^-的腐蚀介质中，MgO表面完整性会遭到破坏，导致腐蚀的加剧，而人体体液，是含有大量Cl^-的溶液环境。因此，研究镁及其合金在生生理环境腐蚀行和机制是十分必要的。

　　目前，国内外的研究主要集中在镁及其合金在体内外的降解机理以及表面改性这两个方面。相信随着研究的深人与系统，镁及其合金作为医用植人材料的优势将会进一步展现，其临床应用领域也将会更加开阔。

　　表面改性

　　生物材料和人工器宫在长期或短期与人体血液或组织接触，执行其替代、修复或辅助治疗功能时，首先必须满足与人体血液及组织的相容性，生物材料的表面性质具有十分关键的作用。

　　单一材料往往难以既具有作为人工器官所需要的功能性，又具有良好的与生物体的相容性，因而，对生物材料表面性质的研究和改善正成为极为活跃而且发展迅速的领域。下面以金属材料为例。

　　钛合金的防护

　　为缩短种植后的愈合期，提高骨整合的效果，有关钛表面活性化处理的研究日益得到重视。它主要包括两个方面的内容，一是获得能与骨形成骨性结合的活性表面，二是实现钛表面磷灰石涂层的自生。因此，钛的表面活性化处理具有表面仿生钙磷涂层提高骨性结合能力，可在形状复杂或多孔种植体上制作均匀涂层，可避免热效应对基体材料的影响，有简单高效等优势。其方法主要有化学处理法和溶胶、凝胶法。

　　钛的表面活化处理以其简便有效而日益引起广大研究者的注意，并且表面活化处理的应用己扩展到其它金属。活化后的表面显示出良好的愈合效应和骨性结合，是一个值得进行系统深入研究的领域。目前尚存自生涂层在酸性模拟体液中溶解较快的问题，另外，还缺乏对活化表面种植后的表面离子析出及其与喷涂磷灰石层种植效果的系统比较研究。

　　镁合金的防护

　　镁及镁合金的表面防护层主要有化学转化膜层，等离子体电解氧化，溶胶一凝胶等。化学转化膜处理是在化学处理液中使金属表面形成氧化膜的方法。目前技术较成熟的化学转化膜是无铬化学转化处理，包括磷酸盐膜、磷酸-高锰酸钾膜、多聚磷酸盐膜、稀土转化膜等都具有较好的表面防护效果。Wang等在硅酸盐-KOH-乙二醇（基电解质）电解液中加入不同浓度的ΚF,在AZ31镁合金表面制备了等离子体电解氧化薄膜。在8.0g/L KF电解液中，膜层显示最高的耐蚀性。shang等通过微弧氧化和溶胶-凝胶技术在镁合金表面制各了复合防护层。该复合防护层可通过阻断腐蚀离子与镁合金的接触，大大增强AZ91D镁合金的耐蚀性。另外，Yekehtaz等将甲烷和乙炔注入镁合金，为镁提供了有效的防腐保护。

　　总之，镁及其合金作为一类新型植人材料具有巨大的优势和潜力。但由于镁及其合金的耐蚀性能差，加之人体内是一个复杂的腐蚀环。因此，关于镁及其合金在体内外的降解机理以及表面改性这两个方面还需要进一步开展研究。

　　未来发展趋势和研究方向

　　至今为止，虽然发展了基于各种人体使用环境需求和特定功能的生物材料，然而，尚无任何一种现存材料能够完全令人满意。如金属和塑料虽然容易加工成型，但耐磨性却很差，其热膨胀也与人骨组织相差太远，陶瓷虽具备生物相容和化学稳定性好、热膨胀小，硬度高等优点，但却脆性大，且成型困难。为此，具有不同特性的材料复合化是今后生物医用材料发展的主要方向。

　　此外，我国生物医学材料科学与工程与美、欧、日等发达国家和地区相比，仍有相当大的差距，特别是高技术生物材料产业的发展滞后，部分关键原材料及技术含量高的一些高端植入器械仍然需要进口，还不能完全满足13亿人口医疗保健的基本需求。

　　预计未来十年，有关生物材料的研究将有突破性的进展，而作为硬组织修复材料，尚有许多课题有待探讨。它们可概括以下几点。

　　（1）提高现有生物陶瓷的可靠性，提高其强度，改善韧性。而最有希望的途径是研究复合材料，如金属一陶瓷复合、陶瓷纤维增强生物陶瓷、聚合物一陶瓷复合、骨胶原一生物陶瓷复合等。

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