生物醫學(xue)材料(biomedical material)指的是一類具有特(te)殊(shu)性能、特(te)種(zhong)功能,用于(yu)人工器官、外科修復、理(li)療康復、診斷、治療疾患,而對人體(ti)組(zu)織不會產生不良影響的材料。
生物醫用不銹(xiu)鋼是最先開發應用的生物醫用合金之一,因其價格較低廉且易于加工,而得到較廣泛的應用,其中應用最多的是超低碳奧氏體不銹鋼。
我國(guo)在1984年(nian)即制(zhi)定了外科植(zhi)入(ru)用不銹鋼(gang)的國(guo)家標準,1994年(nian)經過修改,2003年(nian)又(you)重新修改為GB 4234-2003《外科植(zhi)入(ru)物(wu)用不銹鋼(gang)》。該標準列(lie)入(ru)了兩個(ge)鋼(gang)號(hao),其化學(xue)成分見表9.79。
表9.79中所列鋼號的(de)鋼棒的(de)力學(xue)性能(neng)應符合表9.80的(de)規(gui)定,這些(xie)牌號的(de)鋼絲、鋼板和(he)鋼帶的(de)力學(xue)性能(neng)規(gui)定見GB 4234-2003《外科植入物用不(bu)銹(xiu)鋼》。
2017年我國制定了GB 4234-2017《外科(ke)植入物金(jin)(jin)屬材料》,該標準力(li)求與國際標準保持一致。該標準預計分(fen)為14個部(bu)分(fen),其(qi)中(zhong)第1部(bu)分(fen)為鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)(zao)不(bu)銹鋼,第9部(bu)分(fen)為鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)(zao)高氮不(bu)銹鋼,其(qi)余為其(qi)他(ta)類金(jin)(jin)屬材料。目(mu)前只(zhi)發(fa)布了GB 4234.1-2017《外科(ke)植入物 金(jin)(jin)屬材料第1部(bu)分(fen):鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)(zao)不(bu)銹鋼》,代替了GB 4234-2003。
在GB 4234.1-2017中保留了GB 4234-2003列入的00Cr18Ni14Mo3,其化學成分除Mo含量調整為2.25%~3.0%以外,其他均與表9.79中所列相同。對該鋼的顯微組織的要求:固溶處理后鋼中不得有殘余δ鐵素體、χ相和σ相存在;熱軋處理后的鋼材中非金屬夾雜物的細系均不得大于1.5級,粗系不得大于1.0級;檢查最終熱處理后及最終冷變形前的晶粒度級別不應粗于5級。
00Cr18Ni14Mo3 不銹鋼的(de)(de)棒材、絲材、板(ban)材和帶材的(de)(de)力(li)學性能應(ying)符合(he)表9.81的(de)(de)規定(ding)。
不銹鋼中的鉻可形成鈍化膜改善(shan)鋼的抗腐蝕(shi)能力(li)(li),鎳起(qi)到(dao)穩(wen)定奧氏體組織的作用(yong),降低(di)Si、Mn等(deng)雜(za)(za)質元素和非金屬夾雜(za)(za)物,可進一步提高(gao)鋼的抗腐蝕(shi)能力(li)(li)。
材(cai)料的(de)(de)制造和(he)(he)加工工藝也(ye)在比較(jiao)寬的(de)(de)范(fan)圍內影響材(cai)料的(de)(de)力學性能(neng)和(he)(he)耐蝕性能(neng)。對于低純(chun)(chun)度(du)醫(yi)用(yong)(yong)(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),一般采用(yong)(yong)(yong)真(zhen)空或非真(zhen)空熔(rong)煉工藝生產,而高純(chun)(chun)度(du)的(de)(de)醫(yi)用(yong)(yong)(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)應(ying)采用(yong)(yong)(yong)雙真(zhen)空冶煉工藝力求(qiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)高純(chun)(chun)凈(jing)。臨床應(ying)用(yong)(yong)(yong)較(jiao)多的(de)(de)是高純(chun)(chun)度(du)醫(yi)用(yong)(yong)(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。冷加工后采用(yong)(yong)(yong)機械拋光(guang)或電(dian)解拋光(guang)可(ke)提高器件表面光(guang)潔(jie)度(du),可(ke)增加植入器件的(de)(de)使用(yong)(yong)(yong)壽命。醫(yi)用(yong)(yong)(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在骨外科和(he)(he)齒科中應(ying)用(yong)(yong)(yong)較(jiao)廣泛,在其他(ta)方面也(ye)有不(bu)少應(ying)用(yong)(yong)(yong)。
醫用(yong)(yong)不銹鋼(gang)的(de)(de)生物(wu)相(xiang)(xiang)容性(xing)(xing)與其(qi)(qi)在肌體(ti)內(nei)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)行(xing)為(wei)(wei)及(ji)其(qi)(qi)所(suo)造(zao)(zao)成(cheng)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產物(wu)所(suo)引起的(de)(de)組織反應(ying)有(you)關。其(qi)(qi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)行(xing)為(wei)(wei)涉及(ji)均勻(yun)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、縫隙腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、磨蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和疲勞腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。常(chang)見(jian)(jian)的(de)(de)是(shi)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)由于鉬含量不足(zu)及(ji)外力(li)擦(ca)傷(shang)、劃傷(shang)所(suo)致。縫隙腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、磨蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)也是(shi)常(chang)見(jian)(jian)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),常(chang)因(yin)設計不合(he)(he)理導致應(ying)力(li)及(ji)磨損。由于腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)會造(zao)(zao)成(cheng)金(jin)屬(shu)離子或其(qi)(qi)他化合(he)(he)物(wu)進入周(zhou)圍(wei)組織和整個肌體(ti),引起某些不良組織學反應(ying),在多數情況(kuang)下(xia)(xia),人體(ti)只能容忍微量濃度(du)的(de)(de)金(jin)屬(shu)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)物(wu)存(cun)在。醫用(yong)(yong)不銹鋼(gang)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)造(zao)(zao)成(cheng)其(qi)(qi)長期植入的(de)(de)穩定性(xing)(xing)差,其(qi)(qi)密(mi)度(du)和彈(dan)性(xing)(xing)模量與人體(ti)硬(ying)組織相(xiang)(xiang)距較大(da),導致力(li)學相(xiang)(xiang)容性(xing)(xing)差,本身(shen)無生物(wu)活性(xing)(xing),難以和生物(wu)組織形成(cheng)牢固(gu)的(de)(de)結(jie)合(he)(he),溶出的(de)(de)鎳離子有(you)可能誘發腫瘤的(de)(de)形成(cheng)。上述原因(yin)造(zao)(zao)成(cheng)醫用(yong)(yong)不銹鋼(gang)應(ying)用(yong)(yong)比例(li)呈下(xia)(xia)降趨勢。