生(sheng)物醫(yi)學材料(biomedical material)指的(de)是一類具(ju)有特殊(shu)性(xing)能、特種功(gong)能,用于(yu)人工器官、外科修(xiu)復、理療康(kang)復、診(zhen)斷、治療疾(ji)患,而對人體組織(zhi)不會產生(sheng)不良影響的(de)材料。
生物醫用不銹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。
我國在1984年(nian)即制(zhi)定了(le)外(wai)科植入(ru)(ru)用不(bu)銹鋼(gang)的國家標準,1994年(nian)經過修改,2003年(nian)又重新修改為(wei)GB 4234-2003《外(wai)科植入(ru)(ru)物用不(bu)銹鋼(gang)》。該標準列(lie)入(ru)(ru)了(le)兩個鋼(gang)號,其化學成(cheng)分(fen)見表(biao)9.79。
表9.79中所列鋼(gang)(gang)號(hao)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)棒的(de)(de)(de)力學性能應符合表9.80的(de)(de)(de)規定,這些牌號(hao)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)絲、鋼(gang)(gang)板和(he)鋼(gang)(gang)帶的(de)(de)(de)力學性能規定見GB 4234-2003《外(wai)科植入物用不銹(xiu)鋼(gang)(gang)》。
2017年我國(guo)制定了GB 4234-2017《外科植入物(wu)金屬(shu)材料(liao)》,該標(biao)準力(li)求(qiu)與國(guo)際標(biao)準保持一致。該標(biao)準預計分(fen)(fen)為(wei)14個部分(fen)(fen),其(qi)中(zhong)第1部分(fen)(fen)為(wei)鍛造不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,第9部分(fen)(fen)為(wei)鍛造高(gao)氮不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,其(qi)余(yu)為(wei)其(qi)他類金屬(shu)材料(liao)。目前只發(fa)布了GB 4234.1-2017《外科植入物(wu) 金屬(shu)材料(liao)第1部分(fen)(fen):鍛造不(bu)(bu)銹(xiu)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)棒材(cai)、絲材(cai)、板(ban)材(cai)和帶材(cai)的(de)力學性能應符合表9.81的(de)規定(ding)。
不銹鋼中的(de)鉻可形成鈍化膜(mo)改善鋼的(de)抗腐蝕(shi)能(neng)力,鎳(nie)起(qi)到穩定奧氏體組織的(de)作用,降低Si、Mn等(deng)雜質(zhi)元素和(he)非金屬夾雜物,可進一步提高鋼的(de)抗腐蝕(shi)能(neng)力。
材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)制造和加工(gong)工(gong)藝(yi)也在(zai)比較(jiao)寬的(de)(de)(de)范圍內影響(xiang)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)力學性能(neng)和耐蝕性能(neng)。對于低純(chun)度醫(yi)用(yong)(yong)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),一般采用(yong)(yong)真(zhen)空(kong)或非真(zhen)空(kong)熔煉(lian)工(gong)藝(yi)生(sheng)產,而高純(chun)度的(de)(de)(de)醫(yi)用(yong)(yong)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)應采用(yong)(yong)雙真(zhen)空(kong)冶(ye)煉(lian)工(gong)藝(yi)力求鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)高純(chun)凈。臨(lin)床應用(yong)(yong)較(jiao)多的(de)(de)(de)是高純(chun)度醫(yi)用(yong)(yong)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。冷加工(gong)后(hou)采用(yong)(yong)機械(xie)拋光或電解拋光可提高器件表面(mian)光潔度,可增加植入器件的(de)(de)(de)使用(yong)(yong)壽(shou)命。醫(yi)用(yong)(yong)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)骨外(wai)科(ke)和齒科(ke)中應用(yong)(yong)較(jiao)廣泛,在(zai)其(qi)他(ta)方面(mian)也有(you)不(bu)(bu)(bu)少應用(yong)(yong)。
醫用不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)生物(wu)(wu)相(xiang)容性(xing)與(yu)其(qi)在肌體內的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)行(xing)為(wei)及(ji)(ji)其(qi)所(suo)(suo)造成(cheng)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)(wu)所(suo)(suo)引起的(de)(de)(de)組織(zhi)反(fan)應有關。其(qi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)行(xing)為(wei)涉及(ji)(ji)均勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、點蝕(shi)(shi)、縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、磨蝕(shi)(shi)和疲(pi)勞腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。常(chang)(chang)見的(de)(de)(de)是點蝕(shi)(shi)是由于(yu)鉬含量(liang)(liang)不(bu)足(zu)及(ji)(ji)外力擦(ca)傷(shang)、劃傷(shang)所(suo)(suo)致(zhi)。縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、磨蝕(shi)(shi)也是常(chang)(chang)見的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),常(chang)(chang)因(yin)設計不(bu)合(he)理導致(zhi)應力及(ji)(ji)磨損。由于(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)會造成(cheng)金(jin)屬離子(zi)或其(qi)他化(hua)合(he)物(wu)(wu)進入(ru)周圍組織(zhi)和整個肌體,引起某些(xie)不(bu)良組織(zhi)學(xue)反(fan)應,在多數情況下,人體只能容忍微量(liang)(liang)濃(nong)度的(de)(de)(de)金(jin)屬腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)物(wu)(wu)存在。醫用不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)造成(cheng)其(qi)長期(qi)植入(ru)的(de)(de)(de)穩定性(xing)差(cha),其(qi)密度和彈(dan)性(xing)模量(liang)(liang)與(yu)人體硬組織(zhi)相(xiang)距較大,導致(zhi)力學(xue)相(xiang)容性(xing)差(cha),本身無生物(wu)(wu)活性(xing),難以(yi)和生物(wu)(wu)組織(zhi)形成(cheng)牢固的(de)(de)(de)結合(he),溶出的(de)(de)(de)鎳離子(zi)有可能誘發(fa)腫瘤的(de)(de)(de)形成(cheng)。上述原因(yin)造成(cheng)醫用不(bu)銹鋼應用比例(li)呈下降(jiang)趨(qu)勢。