生物醫藥用不銹鋼

由于金屬材料具有良好的強韌性及優異的加工成型性能，所以在生物醫用材料中得到了廣泛應用。不銹鋼，尤其是奧氏體不銹鋼，具有良好的綜合力學性能和耐腐蝕性能，且易加工，價格相對低廉，因而應用最多、最廣。目前，醫用不銹鋼主要用作矯形外科植入材料，如骨科的人工關節骨棒，骨折固定用骨釘、骨板;牙科的義齒種植體及矯形絲等;以及管腔內植入物如心臟外科介入治療用心血管支架等，此外還可用于制作醫療儀器和手術器械。

醫用不銹鋼AISI316L自被成功開發以來，就在矯形植入物如骨折固定物、關節替換物等方面得到了大量的應用，成為應用最多的鋼種。但是，隨著對醫用材料生物相容性研究的深入，不銹鋼植入體內后產生的一系列問題受到了醫務工作者和材料研究者的重視。其中最主要的問題是由于具有腐蝕性的生理環境而造成的金屬離子向周圍組織的擴散及植入材料自身性質的退變。前者可導致毒副作用，后者導致植入失效。人體是一個嚴苛的腐蝕環境，體液中存在鈉離子、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，不銹鋼植入體內后需持久地浸泡于其中，因此，腐蝕是造成不銹鋼斷裂和惡性組織反應的重要因素。特別重要的是，金屬離子溶出可能對人體組織產生毒害作用，其中鎳離子就是一種有害元素，除了使人體產生過敏反應外，還存在致畸、致癌的危害性。因此，必須嚴格限制甚至禁止各種直接接觸人體的金屬材料中的鎳含量。正是在這種背景下，醫用無鎳不銹鋼得到了迅速發展。近年來，人們開始把高氮含量的Cr-Mn-N奧氏體不銹鋼應用于生物醫學。這種不銹鋼具有良好的抗腐蝕能力，特別是抗點蝕和晶間腐蝕，而且具有較高的耐磨性，最重要的是鋼中沒有鎳元素的存在，從而可避免鎳元素對人體的危害。

近些年開發的醫用無鎳奧氏體不銹鋼與傳統鉻鎳不銹鋼(如316L)相比具有更好的綜合力學性能，在強度提高的同時又保持了高的韌性和塑性。BIOSS4無鎳不銹鋼是中科院金屬研究所開發的一種奧氏體醫用無鎳不銹鋼材料，這種不銹鋼完全拋棄了鎳元素，采用氮元素來強化奧氏體基體，通過合適的熱處理使不銹鋼保證了單一穩定的奧氏體結構，即使在發生嚴重塑性變形后仍保持穩定的奧氏體結構。這種新型醫用無鎳不銹鋼BIOSS4在37℃人造血漿溶液中的陽極極化曲線表明，它比傳統316IL不銹鋼具有更好的耐蝕性能，尤其是耐點蝕性能。無鎳不銹鋼BIOSS4表現出優良的生物學相容性，在中國藥品生物制品檢定所通過了標準的溶血試驗、細胞毒性和致敏試驗。無鎳不銹鋼良好的生物學相容性有力地說明了其作為外科植入材料的巨大優勢和廣闊前景。