资源描述：
《niti形状记忆合金在医学领域中的应用_华英杰》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第17卷第1期海南师范学院学报(自然科学版)Vol.17No.12004年3月JOURNALOFHAINANNORMALUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Mar.2004文章编号:1671-8747(2004)01-0039-05NiTi形状记忆合金在医学领域中的应用华英杰,王崇太(海南师范学院化学系,海南海口571158)摘要:综述了NiTi形状记忆合金的生物功能性与生物相容性,指出NiTi形状记忆合金是一种新型的功能材料,具有良好的力学性能、奇特的形状记忆特性、高阻尼和超弹性,在空间技术、
2、机械器具、电子设备、能源开发、汽车工业及日常生活上得到了广泛的应用.后来,由于发现其具有优异的生物相容性、耐腐蚀性、抗磨损性、高抗疲劳性,且弹性模量与人体骨头十分接近,因此成为医学领域一种理想的生物医学材料,广泛应用于口腔、骨科、神经外科、心血管科、胸外科、肝胆科、泌尿外科及妇科等.关键词:NiTi形状记忆合金;生物医学材料;生物功能性;生物相容性中图分类号:O614文献标识码:A1NiTi形状记忆合金的生物功能性NiTi形状记忆合金的物理性能及力学性能见表1、表2.显然,NiTi形状记忆合金的强度及抗疲劳性能
3、明显优于常用的临床医学材料316L不锈钢,而弹性模量低,接近人体骨头的弹性模量,能促使骨质生长,同时合金无磁性,可以进行CT检查.NiTi合金的形状记忆效应和超弹性与热弹性马氏体相变有关,形状记忆效应可具体表现为:当一定形状的母相样品由Af(逆相变完成的温度)以上冷却至Mf(马氏体相变完成的温度)以下形成马氏体后,将马氏体在Mf以下变形,经加热至Af以上,伴随逆相变,材料会自动表1NiTi形状记忆合金的物理性能表2NiTi形状记忆合金与不锈钢的力学性能比较性能NiTi合金性能NiTi合金316L不锈钢密度P(g
4、#cm-3)6.458.03形状恢复温度Pe30~40熔点Pe1270~1350抗拉强度PMPa>980552密度P(g#cm-3)6.45延伸率P%>2045-3断面收缩率P%>20)导磁率P(g#cm)<1.002疲劳强度PMPa558+(循环周期>107)343导电率(80e)P(8#cm)-180@10-6弹性模量PMPa61740176400~196000导热率P(J#(cm#e#s)-1)0.128有效弹性模量PGPa~48193硬度RA65~68回复延伸率P%0.880抗拉强度极限P(kg#cm-
5、2)5740~9800生物相容性很好较好屈服强度P(kg#cm-2)1400~2300磁性无有线膨胀系数(24~900e)P(e-1)1.04@10-5收稿日期:2003-10-20作者简介:华英杰(1966-),女,吉林长春人,副教授,博士,研究方向为材料化学.40海南师范学院学报(自然科学版)2004年回复其在母相时的形状,其实质就是热弹性马氏体相变(见图1).这种现象最[1]初是由Buehler和Wang所描述的,高达8%的应力变形可完全的恢复.医用NiTi记忆合金处于0e附近为马氏体态,比较柔软,可随意
6、变形成易于导入体内的形状.加热到体温以上,合金发生逆相变,立刻恢复到原来预定的形状,并产生较大的回复力,从而起到矫形及支撑的作用.NiTi合金除具有优异的形状记忆效图1形状记忆效应示意图应外,经过适当的处理还可呈现出良好的超弹性.所谓超弹性是指试样在外力作用下产生远大于其弹性极限应变量的应变,在卸载时应变可自动恢复的现象.它又可分为线性超弹性和非线性超弹性两类,非线性超弹性是在Af以上一定温度区间内加载与卸载过程中分别发生应力诱发马氏体相变及其逆相变的结果,因此非线性超弹性也称相变伪弹性.NiTi合金的这一特点
7、主要用于齿科方面,在恒应力作用下,减少组织损伤和病人的不适感,有利于牙齿的恢复.2NiTi形状记忆合金的生物相容性虽然NiTi形状记忆合金具有优于传统人体植入材料316L不锈钢的许多特点以及独特的形状记忆效应和超弹性,但作为生物医学材料,更重要的是必须满足生物相容性的要求.大量的医学基础实验研究表明:NiTi形状记忆合金具有优良的生物相容性,对NiTi合金进行细胞毒性、致敏性、遗传、毒性(无致癌、无致畸、无鼠伤寒沙门氏杆菌、回复突复、无诱变性)、急性毒性实验、皮下注射实验、溶血率、抗凝血实验及植入实验等生物学评
8、价,测得NiTi合金全部达到医用材料标准,即无细胞毒性、无致敏、无致癌性、溶血率为0.13%.2.1组织相容性研究[2]1973年Cutrigh等将近等原子比的NiTi合金丝埋植在45只鼠的皮下,跟踪9个星期,观察生物体的组织反应.发现NiTi合金丝周围有纤维结缔组织形成,一周后纤维中其骨胶原成分有所增加,纤维结缔组织变得更致密,组织反应是活性的,4~9周后,在NiTi丝周围还残留少量
