Ni-Ti形状记忆合金是一种智能型生物医用材料，80年代初期Ni-Ti状记忆合金成功田干骨科临床，引起骨科专家和临床医生的关注，并称之为“神奇金属”。这种功能材料具有奇特的形状记忆效应、超弹性、耐疲劳、耐磨损、耐腐蚀、生物相容性好。它是由56％(质量百分比)的Ni和44％(质量百分比)的钛组成。

       一、Ni-Ti弓形记忆加压接骨器、髓内钉等产品       
       用于骨科临床的NTSMA的变形温度为0℃-5℃，回复温度为37℃左右。用NTSMA材料固定骨折后，在体温或热盐水湿敷下升温而产生形状回复，但骨骼对材料回复产生了限制，这样在骨折断端产生一种动态、持续性质的加压力或钳夹力而达到固定骨折的作用。我国NTSMA材料的基础研究比国外晚，但在临床应用研究方面处于优先地位。2000年，在骨科内植入物方面，取得国家药品监督管理局的产品准产注册，促进了NTSMA骨科内植物的临床应用。目前，我国已有3家企业注册生产NTSMA骨内固定装置，主要有骑缝钉、聚髌器、环抱钢板、Ni-Ti弓形记忆加压接骨器、髓内钉等产品。

       二、多孔Ni-Ti(PNT)合金生物活性材料制造颈、腰椎间融合器(Cage)

       加拿大BIORTHEX公司研制出采用多孔Ni-Ti合金专利材料ACTIPORETM制造颈、腰椎间融合器用于骨科脊柱损伤的治疗。这种材料具有65％左右的空隙率，平均微孔尺寸215μm-230μm，具有生物活性，促进新生骨通过微孔与支架快速生长，内部相互连接多方向的微孔产生毛细管渗透作用，促使血液、基本营养和骨髓进入椎体间融合器。这种金属植入材料弹性模量与松质骨接近，从而避免了应力遮挡效应，促进骨重建并对骨细胞的生长提供了良好的环境支持，骨生长细胞和营养渗透到相互连接的微孔加速了骨整合。这种椎间融合器的大特点是不用植骨(其它材料椎间融合器需要进行骨移植，使用自身髂骨)，植3.1年后，骨重建在融合器内部完成并与周围骨密度相匹配。经动物试验，PNT合金具有良好的生物相容性[5,6]。2000年，该产品取得CE认证，并在欧洲及部分亚洲市场开始销售。目前正加紧进行更为严格的临床验证，从而申请美国FDA认证。该产品也有望近期引入中国市场。

       三、多孔钛合金制造人工髋关节假体

       生物固定型(非骨水泥)人工关节是当前骨科领域专家、临床医生推崇的人工关节假体。它要求髋关节柄材料或表面具有生物活性，能诱导骨细胞生长，使关节柄与股骨髓腔界面产生骨整合，从而避免采用骨水泥固定带来的弊端，即长期使用后产生松动、下沉和脱位。因此，关节柄的部分阶段采用多孔钛合金材料将赋予假体生物活性，有助于柄与髓腔的骨性生理结合。90年代末期，德国和日本的科学家成功利用定向凝固技术，以氢、氧、氮气为发泡气体制备出定向凝固多孔金属材料(即泡沫金属)。

      四、多孔钛合金涂层技术用于人工关节假体制造

      制造生物固定型人工关节的另一种方法是在钛合金关节柄表面产生多孔。可将微小钛珠粒(微球粉末)烧结或采用等离子喷涂方法，将微粒烧结(一般为双层或三层)或等离子喷涂在关节柄的部分表面，使其表面具有多孔性，减少了植入物与骨弹性模量的差别，有利于骨细胞的生长和营养的递送，从而获得生理骨整合。如美国ExactechAcuMatchtm-A系列髋关节柄部近端采用直径为0.28mm的钛珠，三维立体排列。烧结后，三排珠尺寸相加为0.84mm，孔隙平均尺寸为152μm，平均空隙率为35％，这表明在柄部烧结钛珠表面有35％的骨长入空间。

    生物固定型关节假体(髋、膝关节)多数是采用多孔喷(钛微球粉)涂表面，如美国Zimmer公司、Exactech公司，台湾联合公司等。除采用钛合金珠粒(微球)等离子喷涂外，近几年，美国EncoreMedicalCorporation发明了3DMatrixTM多孔喷涂技术。这种技术不是采用球形微粒，而是采用一种随机的三维异形微粒，微粒尺寸180μm-850μm，喷涂后表面孔径尺寸250μm-450μm，空隙率可达61％。临床研究表明：100μm-500μm的孔径尺寸适合骨生长。这种先进的多孔喷涂技术，使假体柄表面具有更好的生物活性，提供了更好的骨生长界面。

     五、羟基磷灰石(HA)涂层技术用于钛合金人工关节制造

     采用等离子喷涂技术，将关节假体柄的一部分喷涂羟基磷灰石(HA)涂层，也是制造生物型人工关节的方法之一。从结构上讲，人体骨本身就是成骨纤维与羟基磷灰石构成的天然复合材料。羟基磷灰石(Ca5(0H)(P04)3)含有能与人体组织发生键合的羟基，其化学成分、晶体结构与构成人体组织的羟基磷灰石佩晶极为相似，植入人体硬组织后与骨的键合很好，并能诱导骨组织长入微孔，且组织反应轻微。植入数月后，在紧密配合的界面一般能达到骨性结合，已成为生物活性陶瓷中的选涂层材料。

     HA涂层与钛合金基体的结合强度是影响钛合金种植体临床使用效果的关键，只要涂层与基体间存在宏观界面，两者间的结合强度就不能令人满意。一般要求涂层与钛合金基体的结合强度不得低于40MPa，涂层厚度在150μm-200μm。涂层太厚，结合强度下降，涂层容易碎裂，因此，整个等离子喷涂工艺是由机器人操作的，以确保涂层厚度的均匀一致性。涂层包含微孔和较大的孔，并具有多孔性与随机性，微孔的孔径尺寸为3μm-5μm，较大孔的孔径尺寸为50μm-100μm。孔径的大小可在扫描电镜下进行检测，与此同时HA必须保持连续的纯度(一般99.9％以上)和稳定的结晶结构。

     总结：目前尽管很多植入物生产厂已将钛合金材料植入物作为产品开发的重点，医疗用钛数量在急剧攀升(相对自身而言)。

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