新型医用无镍不锈钢性能研究

医用植入不锈钢由于其优良的性能广泛应用于医疗领域,其中含有的镍元素由于腐蚀溶出除了对人体产生过敏反应外,还存在致畸、致癌的危害性.医用无镍不锈钢的研究和开发将会避免镍的危害,大大提高生物植入材料的长期使用安全性.本文总结了国内外医用无镍不锈钢的研究进展,并开展了新型医用无镍不锈钢(bioss4合金)的研究工作.与传统使用的医用316L不锈钢相比,新型医用无镍不锈钢具有更好的强韧性配合,优良的耐蚀性和生物学相容性,这种优势将为其提供了广阔的应用前景.     

镍对医用金属材料血小板粘附的影响

通过对血小板粘附的实验,研究了纯镍、镍钛合金、医用316L不锈钢以及无镍奥氏体不锈钢(BIOSSN4)四种金属材料表面上的血小板粘附、变形和聚集情况.结果表明,含镍材料表面上的血小板发生了不同程度的变形和聚集,而无镍不锈钢表面上的血小板形态变化较小.当在无镍奥氏体不锈钢(BIOSSN4)血小板粘附实验中加入不同剂量的镍离子时,材料表面上明显出现血小板的变形和聚集,该实验进一步证明了镍元素在医用金属材料中存在的危害性.     

AZ31镁合金的生物降解行为研究

研究了AZ31镁合金作为生物医用材料的体内外生物降解行为.初步分析了其作为可降解生物医用材料的可行性.体外浸泡实验结果表明,AZ31镁合金的降解行为与其所处环境有关,在Hank's溶液中的降解速度较在0.9%NaCl溶液中低;经过热处理后的AZ31镁合金较铸态和锻态降低了点蚀发生倾向,降解速度更慢.体内植入实验结果表明,AZ31镁合金与动物不同组织接触,其降解速度不同,在骨髓腔内的降解速度更快.植入5周时,镁合金已发生降解,20周降解更为明显.降解过程中镁合金表面有Ca-P物质沉积,表面具有优异的生物活性,其降解产物主要通过尿液进行排泄.在表面制备Ca-P涂层可降低镁合金的降解速度.AZ31镁合金是一种具有良好应用前景的新型生物可降解医用植入材料.     

可降解镁植入材料表面涂层的制备及其性能

采用浸涂法制备Mg植入材料表面聚乳酸涂层，通过选择不同相对分子质量的聚乳酸并采用硅烷偶联剂对Mg植入材料表面进行预处理，提高Mg植入材料与聚乳酸的结合力。利用扫描电镜得出浸涂时间、聚合物浓度及浸涂次数对涂层厚度的影响。发现Mg植入材料表面涂覆相对分子质量为20万的聚（乳酸-羟基乙酸）能够满足降解条件和结合力的要求。经聚乳酸表面处理的试样在Hank’s溶液中浸泡10d后，计算试样质量损失，发现表面处理后的试样质量损失明显降低。实验表明，镁表面涂覆聚乳酸涂层，可以有效提高其在模拟体液中的耐蚀性。     

真空感应炉充氩冶炼高氮Cr-Mn-Mo-Cu奥氏体不锈钢

用 2 5kg真空感应炉在Ar气压力 (0 4 0～ 0 4 5 )× 10 5Pa下进行成分 (% )为 0 0 10～ 0 0 4 7C ,16 0 4～ 19 72Cr,6 39～ 15 31Mn ,1 83～ 3 2 9Mo ,0 2 5～ 1 4 4Cu ,0 2 4～ 0 4 6N的奥氏体不锈钢的熔炼试验 ,研究炉内压力、合金成分、添加氮化物类型和熔化停留时间对钢中氮含量和氮的回收率的影响。试验结果表明 ,加入氮化锰的增氮效果和氮的回收率均优于粒状氮化铬和氮化铬 氮化锰的混合物 ;随钢中合金元素的增加 ,氮的活度系数降低 ,钢中氮含量和氮的回收率明显提高。     

酯化改性聚乙烯醇酯的制备、表征及耐水性研究

将聚乙烯醇与一氯乙酸反应合成了氯乙酰聚乙烯醇酯,考察了反应物配比、反应温度、反应时间及催化剂用量对酯化率的影响.通过正交试验确定氯乙酰聚乙烯醇酯的最佳合成工艺为:n(聚乙烯醇)∶n(一氯乙酸)=1∶1.5,反应温度为70℃,反应时间为6h,催化剂浓硫酸与反应物(聚乙烯醇和一氯乙酸)的质量比m(浓硫酸)∶m(反应物)=0.3,最大酯化率达到67.2％.采用红外光谱和核磁共振氢谱对产物结构进行了表征.耐水性实验结果表明,相对于聚乙烯醇,该酯化产物的耐水性显著提高.     

双相不锈钢表面奥氏体高氮层的制备技术

高温渗氮是在奥氏体/铁素体双相不锈钢表面形成奥氏体高氮层的一种有效方法.为了获得氮含量高、组织均匀且适合于后续加工的表面高氮不锈钢层，必须确定合理的高温渗氮工艺.通过优化高温渗氮工艺参数，研究了双相不锈钢高温渗氮过程中加热温度、保温时间、氮气压力等对渗氮效果的影响.结果表明，通过高温高压渗氮可使不锈钢表面形成高氮氮化层，可使双相不锈钢通过渗氮发生表面奥氏体转变，获得组织梯度变化的多相复合不锈钢材料.     

一种高锰奥氏体低温钢的力学性能

测定了一种高锰奥氏体低温钢从室温到７７ Ｋ温度的拉伸和冲击性能以及７７Ｋ温度下的断裂韧度,并观察了其断口形貌特征。结果表明试验钢屈服强度与温度的关系为σ０．２＝３００＋１３９２．４ｅｘｐ（－０．０１０６Ｔ）;７７ Ｋ的σ０．２＝８８３Ｍｐａ,ＫＪ０．０５约为２３２ Ｍｐｓ·ｍ～１／２;低温沿晶断裂被完全抑制,７７ Ｋ的断口表现为以韧窝为主并混有少量准解理小刻面的特征。 Ｘ射线相分析表明该钢具有很高的组织稳定性,７７ Ｋ温度变形前后均为单相奥氏体组织。     

一种新型血管支架用无镍钴基合金

目前临床上使用钴铬钨镍合金(L605)的高强度特性保证支架网丝直径较传统支架降低30%左右,平均直径在80μm左右,有效减小了支架对内膜组织的刺激,减少了支架再狭窄的潜在诱因,临床疗效明显。但是L605合金和传统的316L不锈钢一样,其中含有10%左右的镍元素。大量临床研究表明,镍有致敏、致癌和诱发血栓等毒副作用,而且镍离子对血管内膜的过敏刺激反应以及其与再狭窄的相互关系一直存在争议。针对传统医用钴基合金中潜在的镍离子危害,研究开发了一种新型血管支架用无镍钴基合金Co-20Cr-12Fe-18Mn-2Mo-4W-N,通过补充人体必需微量元素铁Fe和锰Mn元素来替代部分昂贵钴元素。和传统的L605合金相比,新型无镍钴基合金的抗拉强度达到1000 MPa以上,延伸率达到55%以上。同时新型无镍钴基合金具有优良的耐蚀性能,点蚀电位高达1000 mV以上。新型无镍钴基合金优良的强韧性和耐蚀性,有望成为新一代血管支架材料。     

医用不锈钢的研究与发展

不锈钢由于具有优异的力学性能、耐蚀性能和加工性能而被广泛应用于各种医疗器械及手术工具的制造。概述了医用不锈钢的特点和临床应用,以及存在的主要问题,并以高氮无镍奥氏体不锈钢、不锈钢表面改性、抗菌不锈钢为重点,介绍了医用不锈钢近年来在国内外的主要研究进展。表明医用不锈钢的研究与发展,进一步提高或改善了不锈钢的生物安全性、力学性能、耐蚀性能,甚至带来了一些生物功能化,为医用不锈钢的临床应用带来了新的机遇。