文/黃何雄·臺灣省臺北市國立陽明大學(xué)

黃何雄

　　本文將針對金屬生醫(yī)材料在生物環(huán)境，特別是口腔環(huán)境中的腐蝕現(xiàn)象及其可能的防蝕方法進(jìn)行闡述。

　　1986年歐洲生醫(yī)材料學(xué)會將生醫(yī)材料（biomaterials）定義為非生命性材料（nonviable materials）應(yīng)用于醫(yī)療器材。它可以直接與人體接觸用來替代組織與器宮（例如植入材料），也可間接與人體接觸（例如醫(yī)療器械）。植入人體的生醫(yī)材料主要是用以替代人體中先天或后天的缺陷，改善器宮機(jī)能不足，維持原本器宮的生理功能。

　　生醫(yī)材料的來源主要為自體移植、異體移植及人工合成材料三種。就生醫(yī)材料而言，目前仍有許多改善的空間，且隨著材料科技產(chǎn)業(yè)之進(jìn)步及創(chuàng)新，各種生醫(yī)材料在生物環(huán)境中的應(yīng)用也趨向多元化發(fā)展。

　　目前，生醫(yī)材料種類大致可分為金屬、陶瓷、高分子及復(fù)合材料等，其中金屬生醫(yī)材料已廣泛被應(yīng)用于醫(yī)療器械、牙科及骨科植入物等。由于金屬在生物環(huán)境中會有離子釋出的問題，因此如何避免生物組織與金屬接觸后會有不良反應(yīng)產(chǎn)生，則為需要審慎探討的重要課題。

　　種類

　　金屬生醫(yī)材料依其表面特性的差異可概分為貴性（nob1e）金屬及鈍化（passive）金屬兩種。其中貴性金屬的穩(wěn)定性與否，可從熱力學(xué)上的觀點(diǎn)來判斷；周期表過度元素中金屬（如鈦、鋯、鈮、鉬、鈷、鉻等）的穩(wěn)定性則是與其表面所生成薄且致密的保護(hù)性金屬氧化膜（鈍化膜）有關(guān)。然而上述兩類材料表面性質(zhì)截然不同，因此在生物環(huán)境中的耐蝕性質(zhì)也會有所差異，在此不一一贅述。

　　所處的生物環(huán)境

　　人體體液與口腔唾液環(huán)境中（溫度約37℃ ）含有各種無機(jī)物、非蛋白質(zhì)的有機(jī)物、蛋白質(zhì)及各種體內(nèi)必須存在的電解質(zhì)等，這些生物環(huán)境中的成分皆可能影響金屬生醫(yī)材料的耐蝕性質(zhì)。通常為了研究的需求及方便性，各種人工配制的體液及唾液便常被用來模擬實(shí)際的生物環(huán)境。

　　體液屬于一種緩沖溶液，因此人體環(huán)境中的酸堿值不易改變，通常血液及間隙液的酸堿值接近中性，但植體材料表面體液的酸堿值可能因生物分子（例如蛋白質(zhì)）的等電位點(diǎn)而改變。血漿中的氯離子濃度約為海水的1/3。另外，人體中的體液所含的氨基酸及蛋白質(zhì)也會影響金屬生醫(yī)材料的耐蝕性質(zhì)。靜脈血液中的含氧量是空氣中的1/4,細(xì)胞間隙的含氧量則只有空氣中的1/80至1/4，此低濃度的含氧環(huán)境亦可能會加速金屬生醫(yī)材料的腐蝕。口腔環(huán)境中的酸堿值則偏微酸性，其氯離子濃度約為0.9%，稍低于海水的1/3。

　　口腔環(huán)境中的腐蝕問題

　　金屬生醫(yī)材料與生物環(huán)境的作用

　　（1）金屬生醫(yī)材料對生物環(huán)境的作用。

　　①金屬表面釋放的金屬離子種類與濃度以及由機(jī)械應(yīng)力效應(yīng)（如磨耗）所產(chǎn)生的顆粒或磨屑，均可能影響周遭生物組織反應(yīng)。

　　②金屬生醫(yī)材料表面局部的電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致生物微觀環(huán)境的改變（例如酸堿值及氧濃度的改變）。

　　③金屬生醫(yī)材料表面電場及電流對吸附的分子生物類別以及周邊細(xì)胞的影響。

　　（2）生物環(huán)境對金屬生醫(yī)材料表面的作用。受損組織局部的發(fā)炎，造成材料表面酸堿值的降低。

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