《自然》杂志:“金属骨”-钛合金可加速骨再生

漫威“金刚狼”或可成为现实!2021年11月25日,天津大学、河北工业大学、湖北大学等研究机构在Nature子刊《Nature Communication》发表了题为:Self-activating anti-infection implant的研究论文,表明经过HA/MoS2涂层改性的Ti6Al4V(Ti6)钛合金种植体,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出高效的抗菌作用,同时能通过促进间充质干细胞的成骨分化来加速骨再生。

近年来,随着骨科植入物手术的快速发展,使得从前极为棘手的脊柱外科疾病(如寰枢椎脱位和各种病因导致的脊柱侧凸)的手术治疗成为可能。目前,骨科植入物手术所用的生物材料大体上可分为四大类:金属及其合金、聚合物、陶瓷以及天然材料(如自体骨或同种异体骨)。其中,临床应用最为广泛的生物材料当属以Ti6AI4V为代表的钛合金材料。

其他金属植入物材料相比,纯钛具有无毒、质轻、强度高、生物相容性好等优点。20世纪50年代美国和英国开始把纯钛用于生物体。20世纪60年代后,钛合金开始作为人体植入材料而广泛应用于临床。

从最初的Ti-6AI-4V到随后的Ti-5AI-2.5Fe和Ti-6AI-7Nb合金以及近些年发展起来的新型β钛合金,钛合金在人体植入材料方面的研究获得了较快的发展。

钛的密度与人骨近似、质轻。纯钛生物相容性好,强度为390 ~ 490 MPa。实验证明,钛相比于钴基合金和不锈钢的抗疲劳性和耐蚀性能更优越,钛的表面活性好,组织反应轻微,容易与氧发生反应建立致密氧化膜,钛的氧化层比较稳定。因此,钛与钛合金具备生物医用材料的条件,是一种较为理想的、适于植入体的、具有发展前途的植入材料。临床上广泛采用钛与钛合金制造人工关节部件、接骨板和螺钉等,还用于制成人造椎体(脊柱矫正器)、人工心脏(心脏瓣膜)、人工种植牙、心脏起搏器外壳等。

钛不仅在医疗行业占据着重要地位,在人类社会中也有着巨大的作用,它是能适应外太空严苛条件的顶级航天材料,也是可以安全植入人体成为身体一部分的医疗用材。

作为一个如此有价值的金属,希望未来能在日常生活中,钛能帮助越来越多的人,让人们过上更好的生活。

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