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  • 国家出版基金项目|生物医用金属材料 2022-08-24 | 来源:华体会体育全站ios 作者:华体会手机版登录
  •   生物医用金属材料具有突出的优异综合力学性能(强度、塑性、韧性、硬度、疲劳、磨损、弯曲、扭转等),一直是临床中用量大而广的一类生物医用材料,受到广大相关材料工作者、临床医生、医疗器械制造企业等方面的广泛关注。

      不同化学成分及结构类型的金属材料使其能在人体中不同部位的疾病治疗中得以适配应用。整体来说,其应用优势主要包括:优良的生物相容性,无毒性,高强韧性,抗疲劳,耐磨损,优异的生物力学性能,优良的耐蚀性,优异的物理性能等。此外,金属材料的加工成形性好,性能稳定,不易受热、光、磁等因素影响,且储量较高,生产工艺成熟稳定,材料成本低等。

      医用金属材料的应用历史非常久远。早在2000年前,古罗马人将熟铁用于制作假牙,中国人也将黄金用于牙齿修补。16世纪后,出现了将纯金薄片和铁丝分别用于颅骨缺损和断骨修复的文献记载。19世纪60年代,无菌手术技术出现后,铁、金、银等金属植入物开始得到大量应用(图1)。20世纪30年代以来,随着材料学和医学研究的快速发展,逐步开发和应用具有优异力学性能、耐蚀性能、加工性能和生物相容性的多种医用金属材料。目前,不锈钢、纯钛及钛合金、钴基合金成为医疗器械制造中使用的三大类医用金属材料。另外,形状记忆合金、金等贵金属,以及钽、铌、锆等稀有金属,也得到一定的临床应用(图2)。

      近 20 年来,进一步提高材料的强韧性、耐蚀性、耐磨性、生物相容性,并赋予材料可生物降解、抗菌等特性,成为医用金属材料研究发展中的主要目标。目前已开发出低模量钛合金、高氮无镍不锈钢、生物可降解金属、抗菌医用金属等新型医用金属材料及相关的表面改性技术(图3)。

      图3 不同钛金属种植体植入感染模型动物口腔牙缺失部位3个月后的组织学观察(a,a-1)纯 Ti 种植体,由于感染导致与牙槽骨之间存在很大空隙;(b,b-1)Ti-5Cu 种植体,显示明显的抗感染作用

      中国科学家在国际上首次提出并实现了医用金属材料的生物功能化,使医用金属材料从生物惰性走向生物活性成为可能。金属3D打印制造技术的应用为个性化医疗带来了可能(图4)。这些创新突破受到材料和医学工作者的共同关注,相关医疗器械产品已逐渐开始应用于临床。

      中国科学院金属研究所杨柯研究员和王青川博士主编的《生物医用金属材料》,近期在科学出版社正式出版。中国科学院金属研究所相关团队成员共同参与了撰写,并得到了科学出版社编辑团队的大力支持和协助。本书为国家出版基金项目专著,是“生物材料科学与工程丛书”之一。本书试图较系统地介绍金属材料科学的基础知识,较全面地梳理医用金属材料的基本特性及其在临床中的应用,并特别展示了近20年来发展的新型医用金属材料的特性及其最新研究成果,从而使读者对医用金属材料及技术的现状有更全面的认识和理解。

      本书的第1章介绍了金属材料的发展历史,以及金属材料的显微组织、相关性能和加工制备方面的相关基础知识,使不熟悉金属材料的读者能够较快地理解本书涉及的相关专业知识。第2章介绍了目前临床应用的多种医用金属材料的特性,包括不锈钢、纯钛及钛合金、钴基合金、形状记忆合金等。第3章涉及医用金属材料表面改性技术、应用及其最新发展。第4章较系统地介绍了医用金属材料在骨科、齿科、介入支架、外科手术器械等方面的应用。第5章涉及新型医用金属材料及技术的研究发展,包括高氮无镍不锈钢、生物可降解金属、抗菌医用金属、生物功能化金属、3D打印技术、磁兼容金属等。本书的最后一章简要总结了医用金属材料及其关键技术的发展历程,并展望了医用金属材料的未来发展趋势。

      中国科学院金属研究所研究员,博士研究生导师。1992年获得国务院政府特殊津贴,2016年当选国际生物材料科学与工程联合会会士,现担任中国生物材料学会常务理事,曾任中国生物材料学会医用金属材料分会首任主任委员。

      主要从事新型医用金属材料及其应用的研究与开发工作,在抗菌医用金属材料、生物功能化金属材料、生物可降解金属等新型医用金属材料研究,及其在骨科、齿科、心血管领域中的应用等方面,在国际上独树一帜,具有重要影响力。开发出316L不锈钢心血管支架(获得中国产品注册证)、无镍不锈钢心血管支架(获得CE产品认证)、功能性心血管支架、抗菌钛合金骨折固定系统(正在注册检验)等多种创新医疗器械产品。发表学术论文600余篇,H因子74,获授权国家发明专利140余项,主编或参与出版专著10部。

      王青川,中国科学院金属研究所副研究员,硕士研究生导师。主要从事医用高氮无镍不锈钢、多孔钽金属、生物可降解铁合金、高显影金属等新型医用金属材料研究与应用。发表学术论文16篇,申请国家发明专利7项。

      本书为“生物材料科学与工程丛书”之一。生物医用金属材料是生物材料家族中的重要组成部分,在临床中应用最早,用量最大,广泛应用于骨科、口腔科中的硬组织修复和替换,以及各类管腔支架和外科手术工具。随着金属材料及相关技术的不断发展,医疗器械水平的不断提升,特别是近年来“生物适配”思想的指导,医用金属材料得到了创新发展。



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