新型抗菌功能医用金属研究

不锈钢、钛及钛合金等医用金属材料已广泛应用于骨科、齿科及心血管介入等医疗领域,生物可降解镁合金是正在研究发展的新型医用金属材料,具有诱人的临床应用前景。面对目前临床上亟待解决的植入物引发的细菌感染问题,开展医用金属材料的抗菌功能研究意义重大,也是实现金属材料结构/功能一体化发展的新探索。简要介绍了作者近年来在不锈钢、钛合金、可降解镁基金属等医用金属材料的抗菌功能研究方面的主要进展,并展望了抗菌医用金属材料的临床应用前景。     

医用金属的生物功能化——医用金属材料发展的新思路

医用金属材料以其高强韧性、耐疲劳、易加工成形性等优良的综合性能,一直是临床上用量最大和应用广泛的一类生物医用材料。医用金属材料是需要承受较高载荷的骨、齿等硬组织以及介入治疗支架的首选植入材料,已大量应用于骨科、齿科、介入治疗等重要医疗领域中的各类植入医疗器械。目前医用金属材料中用量最大、应用范围最广的是不锈钢、钛及钛合金、钴基合金3大类材料,在医用金属材料的生产和临床应用中占有举足轻重的地位。此外还有镍钛形状记忆合金以及金、银、钽、铌、锆等贵金属。然而,目前临床应用的医用金属材料在生物体中一般表现为生物惰性,不具备生物活性,因此往往需要通过对其进行表面改性,来达到其具备一定生物活性,进而提高其临床使用性能的目的。那么能否使医用金属材料自身就具备某种生物活性呢?这是一个极有创意的想法,但至今还未有这方面的研究报道。"医用金属材料的生物功能化"就是希望能够实现这一愿望,因而它是一个具有创新意义和挑战性的新思想,其核心思想就是使医用金属材料在发挥其自身优异力学性能的同时,还具备特定的生物医学功能,从而达到更佳的临床医疗效果。中科院金属研究所的生物材料研究团队近年来进行了多方面的有意义尝试,已经初步实现了特定医用金属材料的生物功能化。本刊特邀中科院金属研究所的杨柯研究员就其领导的研究团队基于医用金属材料生物功能化这一全新概念,开展的相关系列研究探索工作进行深度报道,以期将这一新思想与国内同行分享与交流。     

第一性原理计算在新型医用金属材料中的应用研究进展

医用金属材料以其优良的综合性能,在生物医用材料领域占有越来越重要的地位。第一性原理方法作为目前合金微观组织研究中应用最广泛的理论计算方法,不依赖任何经验参数,即可为合金化设计提供理论基础。本文首先介绍了第一性原理计算的理论及方法,然后详细综述了第一性原理计算在设计新型医用钛合金和可降解镁合金中的研究应用现状,最后指出了其在医用金属材料设计中存在的问题及应用方向。     

生物医用多孔金属材料的研究进展

本文综述了生物医用多孔金属材料在制备工艺，力学性能，耐蚀性及生物相容性方面的研究进展。作为一种新型的硬组织修复材料，生物医用多孔金属材料以其优良的生物相容性在矫形外科，牙科等医疗领域有广阔的应用前景。     

抗细菌感染医用材料的研究开发

概述了生物医用材料在临床应用中引发的细菌感染问题,介绍了与其相关的细菌生物膜感染机制,提出了抗细菌感染医用材料的概念,分析了各类抗细菌感染医用材料目前的开发思路、研究进展和特点,包括抗感粢医用金属材料、抗感染医用高分子材料和抗感染医用陶瓷材料等.最后,展望了抗细菌感染医用材料的未来发展及临床应用前景.     

可生物降解性医用金属材料的研究进展

基于镁、铁和钨3种材料体系,综合评述了可生物降解性医用金属材料的最新研究进展,概述了可生物降解性医用金属材料的主要研究成果,详细介绍了材料的力学性能、腐蚀性能和生物相容性,并指出了目前研究中存在的科学问题,展望了未来研究的发展方向及临床的应用前景.     

医用钛合金的生物相容性专利技术分析

医用钛合金是近年来医用金属材料的研究热点,而生物相容性的优劣是钛合金能否用于临床的关键,对医用钛合金在整个医疗行业中的应用至关重要。本文主要针对医用钛合金在生物相容性改善方面的专利申请情况进行统计,分别从技术手段、申请量、申请人及国际专利分类号（IPC）分类领域进行了分析。一,生物医用钛合金技术专利简况生物医用材料包括医用金属材料、无机非金属材料、有机聚合物材料及复合材料等,其中医用金属材料的应用最早也最为广泛。     

介入治疗中医用新材料及其表面改性技术的研究

本文首先阐述了介入治疗技术的形成、发展、内容与应用范围，指出了介入器械的重要性与特点；接着围绕植入物品的生物相容性、抗凝血性等最基本的问题，简介了国内在相关领域的研究概况，并着重对生物医用金属材料的等离子表面改性技术进行了介评；最后详细介绍了生物医用新材料的目前研究开发现状与发展趋势。     

医用不锈钢的发展及展望

在各类医用金属材料中,医用不锈钢因其优良的综合性能在临床及医疗领域得到了广泛应用.概述了医用不锈钢的发展历程,指出了目前存在的问题,并总结了近年新型医用不锈钢的研究开发状况.最后,展望了医用不锈钢今后的发展.     

生物医用多孔金属材料的研究进展

本文综述了生物医用多孔金属材料在制备工艺、力学性能、耐蚀性及生物相容性方面的研究进展。作为一种新型的硬组织修复材料 ,生物医用多孔金属材料以其优良的生物相容性在矫形外科、牙科等医疗领域有广阔的应用前景     

增材制造多孔金属生物材料研究综述

增材制造的多孔金属生物材料广泛应用于植入物骨骼等生物医用工业领域,具有很大的发展潜力,目前,对多孔金属生物材料的研究主要聚焦在多孔生物材料的设计、制造与表面处理等方面.对比了不同增材制造技术的特点,并说明了粉床熔融技术最适合多孔金属生物材料的制造.同时,讨论了不同金属生物材料(生物惰性材料与降解材料)制造多孔生物材料的...     

多孔金属材料的化学制备方法及性能研究进展

为优化多孔金属材料的制备方法,深入认识性能并扩大其应用,本文综述了多孔金属材料的化学制备方法、性能及应用。制备方法主要从电沉积法、脱合金法、固体烧结法、液态凝固法等方面阐述,并围绕多孔金属材料所具有的吸声、过滤分离、导电导热及催化等性能,介绍了其在汽车工业、航空航天工业及生物医学方面的应用。文章最后简述了多孔金属材料逐渐向复合化、梯度化、孔结构多样化发展的未来趋势。     

电子束物理气相沉积工艺制备超薄高温结构材料的研究

介绍了包括热障涂层、高温合金薄板、金属/陶瓷及金属/金属间化合物微叠层薄板等金属热防护系统结构材料的特点,并简要介绍了电子束物理气相沉积设备的工作原理、结构及其工艺特点.着重评述了利用该工艺制备多种体系高温结构材料的研究现状,最后对未来的发展趋势作出了客观的评价与展望.     

第三代生物医学材料的研究与开发

本文历史地回顾了生物医学材料的发展过程。分别介绍了第一第二第三各代生物材料的内容和特性，指出第三代生物医学材料给人类创伤治疗带来革命性的突破，并以骨形态发生蛋白（ＢＭＰ）生物活性复合材料为例说明第三代生物医学材料的研究成就及其杰出功能。     

纳米金属材料的研究进展

纳米金属材料具有奇异的结构和特异的功能,与粗晶材料相比,其电学、热学、力学、磁学、光学等性能发生了很大变化。介绍了现有纳米金属材料的相关技术,对一些主要的制备工艺及存在的问题作了较为详细的阐述,并结合纳米金属材料在国内外的研究现状展望了纳米金属材料研究开发与工业化应用等方面的发展趋势。     

A novel strategy for developing α+β dual-phase titanium alloys with low Young's modulus and high yield strength

In this study,a novel strategy for developing α+β dual-phase titanium alloys with low Young's modulus and high yield strength was proposed,and a Ti-15Nb-5Zr-4Sn-1Fe alloy was developed through theoret-ical composition design and microstructure manipulation.After hot-rolling and subsequent annealing,a high volume fraction of ultrafine grained α phase embedded in metastable β-matrix was formed in the microstructure as intended.Consequently,this alloy exhibits both low Young's modulus(61 GPa)and high yield strength(912 MPa).The experimental results prove that the proposed strategy is appropriate for developing titanium alloys with superior yield strength-to-modulus ratio than those of conven-tional metallic biomedical materials.Present study might shed light on the research and development of advanced biomedical titanium alloys with low Young's modulus and high yield strength.     

The use of composite materials in modern orthopaedic medicine and prosthetic devices: A review

The use of fibre reinforced composite materials for biomedical purposes is reviewed. The development of polymer composite materials has, in recent years, led to technological advances across a wide range of applications in modern orthopaedic medicine and prosthetic devices. Composites typically possess a superior strength to weight characteristic compared to monolithic materials and offer excellent biocompatibility. They are, therefore, favourable for both hard- and soft-tissue applications as well as the design of prostheses. In particular, the development of specifically designed carbon fibre sports prostheses now allows lower-limb amputees to actively participate in competitive sports. Sensory feedback systems, porous composite materials for tissue engineering and functional coatings for metallic implants are further developments anticipated to be introduced in next generation orthopaedic medicine.     

生物医用多孔钛及钛合金激光快速成形研究进展

多孔钛及钛合金具有良好的生物相容性和与人骨更匹配的力学性能,是人体理想的替代材料,因此其制备技术及相关性能研究引起了广泛关注。激光快速成形是一项先进的制造技术,在制备生物多孔金属材料时具有独特的优势。介绍了激光快速成形的工作原理和技术特征,根据成形工艺特点简要回顾了4种代表性激光快速成形技术(选择性激光烧结、选择性激光熔化、激光近净成形和激光立体成形)的国内外发展现状,并重点论述了这几种技术在制备生物医用多孔钛及钛合金方面的最新研究进展,最后指出了今后在该领域的主要研究工作。     

非金属纳米材料及其应用

介绍了非金属纳米材料的制备、分类、特点、性质及其在生物医学、环境、化学、材料和电子、电气等领域的应用研究情况 ,并对其发展方向予以展望