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(jià)格相對(duì)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(kāi)發(fā)以來(lái)，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(duì)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(wèn)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(wèn)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?chē)M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(gè)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(duì)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(guò)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(wú)鎳不銹鋼得到了迅速發(fā)展。近年來(lái)，人們開(kāi)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(diǎn)蝕和晶間腐蝕，而且具有較高的耐磨性，最重要的是鋼中沒(méi)有鎳元素的存在，從而可避免鎳元素對(duì)人體的危害。

近些年開(kāi)發(fā)的醫(yī)用無(wú)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(shí)又保持了高的韌性和塑性。BIOSS4無(wú)鎳不銹鋼是中科院金屬研究所開(kāi)發(fā)的一種奧氏體醫(yī)用無(wú)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(lái)強(qiáng)化奧氏體基體，通過(guò)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(wú)鎳不銹鋼BIOSS4在37℃人造血漿溶液中的陽(yáng)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(diǎn)蝕性能。無(wú)鎳不銹鋼BIOSS4表現(xiàn)出優(yōu)良的生物學(xué)相容性，在中國(guó)藥品生物制品檢定所通過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)的溶血試驗(yàn)、細(xì)胞毒性和致敏試驗(yàn)。無(wú)鎳不銹鋼良好的生物學(xué)相容性有力地說(shuō)明了其作為外科植入材料的巨大優(yōu)勢(shì)和廣闊前景。