文/高瑾·北京科技大學新材料技術研究院

高瑾

　　本文概述了生物醫用金屬材料腐蝕的研究現狀；著重綜述了應用廣泛的、具有發展前景的、典型的生物醫用金屬材料在生物醫用環境下的腐蝕問題、研究現狀、解決途徑與發展趨勢。

　　隨著生命科學和材料科學的不斷發展與演變，人們開始利用生物醫學材料對有機體進行修復、替代與再生，并在有效使用期內不會對宿主引起急性或慢性危害。

　　生物醫用材料在人體這一嚴苛的腐蝕環境（存在鈉離子、氯離子和碳酸氫根離子等電解質及各種復雜的有機化合物）中的腐蝕性能是決定其使用壽命以及使用性能的關鍵因素，同時也與生物相容性息息相關，這是生物醫用材料區別于其它功能材料的最重要特征。

　　生物醫用材料的腐蝕問題主要集中在金屬材料方面，一般醫用金屬材料在體液環境中必須是惰性的或是高耐蝕性的，但也存在腐蝕問題。而這些材料在生物環境下的腐蝕失效遠比在一股工程環境中要復雜。

　　金屬材料在生物環境下的腐蝕問題主要是由水參與的電化學腐蝕過程，也稱為水溶液腐蝕與溶解過程。

　　生物醫用金屬表面上各個區域電極電位的高低是由其電化學不均勻性所決定的，引起化學不均勻性的原因不僅有金屬表面結構上的顯微不均勻性（例如化學成分或個別晶體取向上的差異，晶界的存在或有異種夾雜物），還有超顯微不均勻性（例如晶格的不完整，晶格中有位錯，異種原子或金屬原子的能量狀態不同）。

　　生物醫用金屬材料的種類從最初的不銹鋼、貴金屬，逐漸發展完善到現在常用的鈦及其合金，鎳鈦記憶合金等。可以預見在未來，擁有極大發展潛力的鎂合金等將在生物醫用領域發揮重要的作用。

　　生物醫用共型金屬材料的腐蝕

　　生物醫用不銹鋼

　　醫用不銹鋼具有適宜的力學性能、加工性能和低成本優勢，應用最多，也最早。迄今為止仍在口腔醫學和骨科（人工關節、固定器材）中廣泛應用；但是在生物體復雜的生理環境中，不銹鋼出現大量腐蝕失效問題，導致植入物斷裂，并且腐蝕產物還會引起惡性組織反應。

　　人們就此開展了大量的研究工作，研究結果表明：在人體環境中，不銹鋼材料尤其對縫隙腐蝕敏感，且多發生于多零件植入裝置的界面處（如帶有螺釘的骨板）。對失效骨板腐蝕情況的研究表明：腐蝕發生在螺孔/螺釘的金屬/金屬界面處，因在界面處發生縫隙腐蝕而導致的骨板失效率達到34.2%;在骨釘與骨板的界面處，磨蝕也占很大比重，且會加劇縫隙腐蝕破壞。

　　不銹鋼植入體受力區域比未受力區域腐蝕更敏感。因為鈍化層在機械作用的過程中可能被破壞，在生理鹽水環境中，表面再鈍化的驅動力不大，局部點狀腐蝕將會發生，而加入2%~4%的鉬能提高不銹鋼的抗點腐蝕能力，機制是通過表面吸收鉬酸根離子而使表面重鈍化；不銹鋼材料的粗糙表面和多孔性會增加反應表面積，從而增加腐蝕量。

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