生物醫學材料(biomedical material)指的是一類具有特殊性能、特種功能,用于人工器官、外科修復、理療康復、診斷、治療疾患,而對人體組織不會產生不良影響的材料。


 生物醫用不銹鋼是最先開發應用的生物醫用合金之一,因其價格較低廉且易于加工,而得到較廣泛的應用,其中應用最多的是超低碳奧氏體不銹鋼。


 我國在1984年即制定了外科植入用不銹鋼的國家標準,1994年經過修改,2003年又重新修改為GB 4234-2003《外科植入物用不銹鋼》。該標準列入了兩個鋼號,其化學成分見表9.79。


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 表9.79中所列鋼號的鋼棒的力學性能應符合表9.80的規定,這些牌號的鋼絲、鋼板和鋼帶的力學性能規定見GB 4234-2003《外科植入物用不銹鋼》。


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2017年我國制定了GB 4234-2017《外科植入物金屬材料》,該標準力求與國際標準保持一致。該標準預計分為14個部分,其中第1部分為鍛造不銹鋼,第9部分為鍛造高氮不銹鋼,其余為其他類金屬材料。目前只發布了GB 4234.1-2017《外科植入物 金屬材料第1部分:鍛造不銹鋼》,代替了GB 4234-2003。


在GB 4234.1-2017中保留了GB 4234-2003列入的00Cr18Ni14Mo3,其化學成分除Mo含量調整為2.25%~3.0%以外,其他均與表9.79中所列相同。對該鋼的顯微組織的要求:固溶處理后鋼中不得有殘余δ鐵素體、χ相和σ相存在;熱軋處理后的鋼材中非金屬夾雜物的細系均不得大于1.5級,粗系不得大于1.0級;檢查最終熱處理后及最終冷變形前的晶粒度級別不應粗于5級。


00Cr18Ni14Mo3 不銹鋼的棒材、絲材、板材和帶材的力學性能應符合表9.81的規定。


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 不銹鋼中的鉻可形成鈍化膜改善鋼的抗腐蝕能力,鎳起到穩定奧氏體組織的作用,降低Si、Mn等雜質元素和非金屬夾雜物,可進一步提高鋼的抗腐蝕能力。


 材料的制造和加工工藝也在比較寬的范圍內影響材料的力學性能和耐蝕性能。對于低純度醫用不銹鋼,一般采用真空或非真空熔煉工藝生產,而高純度的醫用不銹鋼應采用雙真空冶煉工藝力求鋼的高純凈。臨床應用較多的是高純度醫用不銹鋼。冷加工后采用機械拋光或電解拋光可提高器件表面光潔度,可增加植入器件的使用壽命。醫用不銹鋼在骨外科和齒科中應用較廣泛,在其他方面也有不少應用。


 醫用不銹鋼的生物相容性與其在肌體內的腐蝕行為及其所造成的腐蝕產物所引起的組織反應有關。其腐蝕行為涉及均勻腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、磨蝕和疲勞腐蝕。常見的是點蝕是由于鉬含量不足及外力擦傷、劃傷所致。縫隙腐蝕、磨蝕也是常見的腐蝕,常因設計不合理導致應力及磨損。由于腐蝕會造成金屬離子或其他化合物進入周圍組織和整個肌體,引起某些不良組織學反應,在多數情況下,人體只能容忍微量濃度的金屬腐蝕物存在。醫用不銹鋼的腐蝕造成其長期植入的穩定性差,其密度和彈性模量與人體硬組織相距較大,導致力學相容性差,本身無生物活性,難以和生物組織形成牢固的結合,溶出的鎳離子有可能誘發腫瘤的形成。上述原因造成醫用不銹鋼應用比例呈下降趨勢。