人体植入医用级不锈钢介绍

现代植入人体的金属材料是不锈钢，这种生物医用的不锈钢材料，有着非常优秀的耐腐蚀性能和强大的综合力学性能，并且其加工工艺简单，价格也较低廉，是目前生物医用金属中应用量最大、范围最广的一种材料。医用不锈钢一般用在人体骨骼的置换和修复方面，并且在齿科、心脏外科、心血管植入支架等领域也有使用。奥氏体不锈钢，尤其是316、316L不锈钢，抗腐蚀性能比其他普通不锈钢更强，广泛被用于金属类的医用植入材料。其中316L不锈钢是一般是制作医用人工关节的金属材料，主要是关节柄和关节头。

不过医用不锈钢用在人体内时，有生物相容性等相关问题，这因为涉及到不锈钢植入生物体后会被腐蚀或磨损导致金属离子溶出，其会引起人体组织反应等，尤其是不锈钢中镍离子析出会诱发严重病变（通常奥氏体医用不锈钢均含有10%左右的镍）。临床显示316L不锈钢植入人体后，在生理环境中，有时会产生缝隙腐蚀或摩擦腐蚀以及疲劳腐蚀破裂等问题，还会因摩擦磨损等原因释放出Ni2+，Cr3+和 Cr5+，使得假体松动，最终导致植入体失效。

所以提高耐腐蚀性能对316L不锈钢而言就是关键。而加入钼元素能增强不锈钢在盐水中的抗腐蚀性能。瑞典的Sandvik钢公司制造了两类主要的人体植入物用不锈钢: Sandvik Bioline 316LVM 和 Sand2vik Bioline High - N不锈钢。Sandvik Bioline 316LVM不锈钢是由真空熔炼的加钼合金化的奥氏体系不锈钢，其相似于ASTMF138-97Grade2和F139-96Grade2 。Sandvik Bioline High-N不锈钢是一种高纯度的高氮含钼奥氏体系不锈钢，相似于F1586-95不锈钢。

现在在工业制品等领域广泛使用的不锈钢很多都有一定比例的镍元素，假设被当作医疗器具而植入人体内，接触人体组织时就有可能发生金属过敏问题。所以日本的物质材料研究所研发了一种不含镍的硬质不锈钢的简易生产方法，这种方法首先将软质的无镍不锈钢加工成所要求的形状后，再加热到高温进行渗氮处理，能提高金属强度和硬度1. 4 倍左右，这样生产的无镍不锈钢就解决了原来难以加工而制造成本太高的问题。采用这种方法制造的无镍不锈钢，生产成本低廉，合适广泛用在医疗植入领域。所以这几年低镍和无镍的医用不锈钢的应用越来越多。

而因为深入研究高氮不锈钢，所以低镍和无镍Cr-Mn-N型奥氏体不锈钢的研究也引起一部分人的兴趣。一些研究者提出将高氮含量的Cr-Mn-N奥氏体不锈钢用于生物医学，因为这种不锈钢的抗腐蚀能力非常不错，尤其是抗点蚀和晶间腐蚀，并且耐磨性能也较高，最关键的是该种不锈钢中不含镍元素，所以能免除镍元素在人体内析出导致的致敏性及其它组织反应，所以有研究者正在研这种究医用无镍或低镍奥氏体不锈钢。这种不锈钢因为加入大量的氮元素来稳定和强化奥氏体，从而减少了不锈钢的生产成本，其在很多性能方面也比现有医用不锈钢表现更优秀。