生物医学材料(biomedical material)指的是一类具有特殊性能、特种功能,用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患,而对人体组织不会产生不良影响的材料。


 生物医用不锈钢是最先开发应用的生物医用合金之一,因其价格较低廉且易于加工,而得到较广泛的应用,其中应用最多的是超低碳奥氏体不锈钢。


 我国在1984年即制定了外科植入用不锈钢的国家标准,1994年经过修改,2003年又重新修改为GB 4234-2003《外科植入物用不锈钢》。该标准列入了两个钢号,其化学成分见表9.79。


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 表9.79中所列钢号的钢棒的力学性能应符合表9.80的规定,这些牌号的钢丝、钢板和钢带的力学性能规定见GB 4234-2003《外科植入物用不锈钢》。


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2017年我国制定了GB 4234-2017《外科植入物金属材料》,该标准力求与国际标准保持一致。该标准预计分为14个部分,其中第1部分为锻造不锈钢,第9部分为锻造高氮不锈钢,其余为其他类金属材料。目前只发布了GB 4234.1-2017《外科植入物 金属材料第1部分:锻造不锈钢》,代替了GB 4234-2003。


在GB 4234.1-2017中保留了GB 4234-2003列入的00Cr18Ni14Mo3,其化学成分除Mo含量调整为2.25%~3.0%以外,其他均与表9.79中所列相同。对该钢的显微组织的要求:固溶处理后钢中不得有残余δ铁素体、χ相和σ相存在;热轧处理后的钢材中非金属夹杂物的细系均不得大于1.5级,粗系不得大于1.0级;检查最终热处理后及最终冷变形前的晶粒度级别不应粗于5级。


00Cr18Ni14Mo3 不锈钢的棒材、丝材、板材和带材的力学性能应符合表9.81的规定。


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 不锈钢中的铬可形成钝化膜改善钢的抗腐蚀能力,镍起到稳定奥氏体组织的作用,降低Si、Mn等杂质元素和非金属夹杂物,可进一步提高钢的抗腐蚀能力。


 材料的制造和加工工艺也在比较宽的范围内影响材料的力学性能和耐蚀性能。对于低纯度医用不锈钢,一般采用真空或非真空熔炼工艺生产,而高纯度的医用不锈钢应采用双真空冶炼工艺力求钢的高纯净。临床应用较多的是高纯度医用不锈钢。冷加工后采用机械抛光或电解抛光可提高器件表面光洁度,可增加植入器件的使用寿命。医用不锈钢在骨外科和齿科中应用较广泛,在其他方面也有不少应用。


 医用不锈钢的生物相容性与其在肌体内的腐蚀行为及其所造成的腐蚀产物所引起的组织反应有关。其腐蚀行为涉及均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、磨蚀和疲劳腐蚀。常见的是点蚀是由于钼含量不足及外力擦伤、划伤所致。缝隙腐蚀、磨蚀也是常见的腐蚀,常因设计不合理导致应力及磨损。由于腐蚀会造成金属离子或其他化合物进入周围组织和整个肌体,引起某些不良组织学反应,在多数情况下,人体只能容忍微量浓度的金属腐蚀物存在。医用不锈钢的腐蚀造成其长期植入的稳定性差,其密度和弹性模量与人体硬组织相距较大,导致力学相容性差,本身无生物活性,难以和生物组织形成牢固的结合,溶出的镍离子有可能诱发肿瘤的形成。上述原因造成医用不锈钢应用比例呈下降趋势。