生物醫(yī)藥用不銹鋼

由于金屬材料具有良好的強(qiáng)韌性及優(yōu)異的加工成型性能，所以在生物醫(yī)用材料中得到了廣泛應(yīng)用。不銹鋼，尤其是奧氏體不銹鋼，具有良好的綜合力學(xué)性能和耐腐蝕性能，且易加工，價格相對低廉，因而應(yīng)用最多、最廣。目前，醫(yī)用不銹鋼主要用作矯形外科植入材料，如骨科的人工關(guān)節(jié)骨棒，骨折固定用骨釘、骨板;牙科的義齒種植體及矯形絲等;以及管腔內(nèi)植入物如心臟外科介入治療用心血管支架等，此外還可用于制作醫(yī)療儀器和手術(shù)器械。

醫(yī)用不銹鋼AISI316L自被成功開發(fā)以來，就在矯形植入物如骨折固定物、關(guān)節(jié)替換物等方面得到了大量的應(yīng)用，成為應(yīng)用最多的鋼種。但是，隨著對醫(yī)用材料生物相容性研究的深入，不銹鋼植入體內(nèi)后產(chǎn)生的一系列問題受到了醫(yī)務(wù)工作者和材料研究者的重視。其中最主要的問題是由于具有腐蝕性的生理環(huán)境而造成的金屬離子向周圍組織的擴(kuò)散及植入材料自身性質(zhì)的退變。前者可導(dǎo)致毒副作用，后者導(dǎo)致植入失效。人體是一個嚴(yán)苛的腐蝕環(huán)境，體液中存在鈉離子、氯離子和碳酸氫根離子等電解質(zhì)及各種復(fù)雜的有機(jī)化合物，不銹鋼植入體內(nèi)后需持久地浸泡于其中，因此，腐蝕是造成不銹鋼斷裂和惡性組織反應(yīng)的重要因素。特別重要的是，金屬離子溶出可能對人體組織產(chǎn)生毒害作用，其中鎳離子就是一種有害元素，除了使人體產(chǎn)生過敏反應(yīng)外，還存在致畸、致癌的危害性。因此，必須嚴(yán)格限制甚至禁止各種直接接觸人體的金屬材料中的鎳含量。正是在這種背景下，醫(yī)用無鎳不銹鋼得到了迅速發(fā)展。近年來，人們開始把高氮含量的Cr-Mn-N奧氏體不銹鋼應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)。這種不銹鋼具有良好的抗腐蝕能力，特別是抗點蝕和晶間腐蝕，而且具有較高的耐磨性，最重要的是鋼中沒有鎳元素的存在，從而可避免鎳元素對人體的危害。

近些年開發(fā)的醫(yī)用無鎳奧氏體不銹鋼與傳統(tǒng)鉻鎳不銹鋼(如316L)相比具有更好的綜合力學(xué)性能，在強(qiáng)度提高的同時又保持了高的韌性和塑性。BIOSS4無鎳不銹鋼是中科院金屬研究所開發(fā)的一種奧氏體醫(yī)用無鎳不銹鋼材料，這種不銹鋼完全拋棄了鎳元素，采用氮元素來強(qiáng)化奧氏體基體，通過合適的熱處理使不銹鋼保證了單一穩(wěn)定的奧氏體結(jié)構(gòu)，即使在發(fā)生嚴(yán)重塑性變形后仍保持穩(wěn)定的奧氏體結(jié)構(gòu)。這種新型醫(yī)用無鎳不銹鋼BIOSS4在37℃人造血漿溶液中的陽極極化曲線表明，它比傳統(tǒng)316IL不銹鋼具有更好的耐蝕性能，尤其是耐點蝕性能。無鎳不銹鋼BIOSS4表現(xiàn)出優(yōu)良的生物學(xué)相容性，在中國藥品生物制品檢定所通過了標(biāo)準(zhǔn)的溶血試驗、細(xì)胞毒性和致敏試驗。無鎳不銹鋼良好的生物學(xué)相容性有力地說明了其作為外科植入材料的巨大優(yōu)勢和廣闊前景。