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植入醫(yī)療器械是指：任何借助外科手術(shù)，器械全部或者部分進(jìn)入人體或自然腔道中；在手術(shù)過程結(jié)束后長期留在體內(nèi)，或者這些器械部分留在體內(nèi)至少30天以上，這些器械被認(rèn)為是植入器械。

植入器械主要包括骨釘和骨板等植入裝置，人工關(guān)節(jié)和心臟等植入人工器官，人工皮膚等接觸式人工器官、角膜支架、血管支架和食道支架，植入式助聽器和外置人工喉頭其他輔助設(shè)備。

由于與人體接觸的時(shí)間長，植入式醫(yī)療器械上的涂層除了摩擦系數(shù)低、耐磨、耐腐蝕外，還需要更好的生物相容性。此外，抗菌性能對于確保植入物的長期使用也很重要。目前常用的植入材料主要由鈦合金，鈷鉻合金、鎳鈦合金、一些不銹鋼和鎂合金。為了使植入材料更好的應(yīng)用于人體，通常會采用涂層技術(shù)來改善其表面性能。

01鈦合金植入體

鈦及其合金（Ti-6Al-4V）具有良好的生物相容性，可用于髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)置換術(shù)等。在傳統(tǒng)的Ti-6Al-4V種植體材料的長期應(yīng)用中。存在一些問題，如耐磨損性差、生物活性不足和耐腐蝕能力降低所造成的有害離子釋放。

鉭（Ta）涂層：1940年，純鉭首次應(yīng)用于骨科，隨后的研究表明，金屬鉭不表現(xiàn)出任何不良影響作為人體植入物。過鍍金屬鉭及其氧化物，氮化物等，可促進(jìn)細(xì)胞粘附、增殖和分化。Li在鈦合金表面沉積TaC涂層，并與其他原子混合制備TaCN和TaN涂層，以調(diào)節(jié)化學(xué)成分。

這些涂層能促進(jìn)細(xì)胞的早期粘附，并使細(xì)胞在表面以更好的形式生長。TaCN和TaN涂層對細(xì)胞增殖有較好的促進(jìn)作用。TaC對成骨幾乎沒有影響，而TaCN和TaN促進(jìn)鈣結(jié)節(jié)沉積，上調(diào)堿性磷酸酶（ALP）的分泌，表現(xiàn)出良好的成骨活性。

TaC、TaCN和TaN涂層有望應(yīng)用于骨科植入物領(lǐng)域，尤其是鈦合金人工關(guān)節(jié)架體表面改性領(lǐng)域。Bao在Ti-6Al-4V合金表面涂覆了納米晶Ta2O5。涂層與基體的結(jié)合良好，提高了合金的耐腐蝕抗菌性能、細(xì)胞相容性和血液相容性。

02鈷鉻合金植入體

鈷鉻合金醫(yī)療器械中常用的鈷鉻鉬（CoCrMo），具有良好的耐磨性，而離子釋放是不可忽視的缺陷之一。因此，人們一直在努力提高它的生物相容性。

鉭（Ta）涂層：CoCrMo不具備種植體成活所需的骨整合和特性。相比之下，鉭因其具有良好的骨傳導(dǎo)性能而被認(rèn)為是優(yōu)良的生物醫(yī)學(xué)涂層。哈爾曼娜曾在CoCrMo合金上制備了Ta涂層，涂層厚度約為20-600nm。模擬體液浸泡4周后，在鉭包覆樣品表面沉積了大量磷灰石晶體，表明鉭包覆鈷鉻合金的生物相容性有了很大的提高。

03鎳鈦形狀記憶合金植入體

過渡鎳鈦合金具有豐富的相現(xiàn)象、獨(dú)特的形態(tài)效應(yīng)、優(yōu)異的力學(xué)性能、高阻尼特性和與人體骨相似的彈性模量、廣泛應(yīng)用于牙科、骨科、介入治療、心臟科、耳鼻喉科、婦科等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，已成為生物醫(yī)學(xué)材料最具發(fā)展?jié)摿Φ牟牧稀?/span>

然而，NiTi合金植入物表面易誘發(fā)血栓形成，這是其臨床應(yīng)用中面臨的主要挑戰(zhàn)之一，而且其耐蝕性和耐磨性扔為達(dá)到理想的標(biāo)準(zhǔn)。NiTi合金植入后組織周圍鎳離子的釋放可能引起過敏反應(yīng)和毒副作用。

鉭（Ta）涂層：有研究者改善了鉭涂層的耐蝕性能和阻隔效應(yīng)，阻止Ni離子向浸沒液中釋放。在NiTi合金表面制備了一種新型鉭涂層，有效的抑制了Ni離子的釋放，有效的改善了NiTi合金的輻射不透明度。

實(shí)驗(yàn)表明，鉭涂層有效的抑制了Ni離子的釋放，退火處理可進(jìn)一步降低Ni離子的釋放。尹等人在NiTi形狀記憶合金（NiTiSMA）表面形成鉭涂層，有效改善了NiTi形狀記憶合金的耐蝕性。鍍鉭層均勻致密，厚度約400μm。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，該表面改性處理能有效的提高NiTi形狀記憶合金的耐蝕性，且無電偶腐蝕，為NiTi形狀記憶合金植入物的優(yōu)化提供了依據(jù)。

04醫(yī)用不銹鋼植入體

醫(yī)用不銹鋼價(jià)格低廉，加工方便。它有優(yōu)秀的綜合性能。然而,作為一個(gè)種植體，如人工關(guān)節(jié)、鎖骨板等，很容易被腐蝕并磨損在體液環(huán)境中，導(dǎo)致表面性能加速惡化。

鉭（Ta）涂層：Macionczyk等人認(rèn)為陶瓷涂層，如TiN或DLC薄膜，是非常脆的，通常不能承受基體的塑性變形而不開裂或脫層。他們制備了由鉭和氧化鉭制成的夾層涂層，目的是在塑性變形后實(shí)現(xiàn)植入體的被動表面。

生物相容性由鉭氧化物獲得，延展性是通過鉭界面實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)保證了薄膜的連續(xù)黏著，即使在之后鋼基體的塑性變形。采用不銹鋼-鉭-不銹鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)的心卵形支架可成功植入人體。臨床實(shí)驗(yàn)表明，該復(fù)合結(jié)構(gòu)是無害的，具有良好的開發(fā)效果。

05展望

涂層的生物相容性是其在醫(yī)療器械中應(yīng)用的前提條件。尤其是植入設(shè)備的生物相容性和相關(guān)質(zhì)量直接關(guān)系到患者的生命安全，需要經(jīng)過嚴(yán)格的生物學(xué)評價(jià)。

鉭金屬優(yōu)秀的生物相容性會給普通的醫(yī)療器械材料帶來新的希望。艾因斯開發(fā)的離子熱蒸技術(shù)現(xiàn)已成功在醫(yī)用不銹鋼、鈦合金鎖骨板、鈦合金墊塊及牙科種植體等醫(yī)用植入材料上制備鉭涂層，并已成功應(yīng)用于生物實(shí)驗(yàn)。相信隨著研究的深入，艾因斯的鉭涂層技術(shù)將在醫(yī)療器械涂層應(yīng)用上大放光彩。