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钛为什么生物相容性好？
生物,金属,相容性钛为什么生物相容性好？
发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：
钛为什么生物相容性好？
回答于 2019-09-11 08:43:50
回答于 2019-09-11 08:43:50
钛在20世纪50年代，首次被引入外科手术。它现在是假体、内固定、体内装置和仪器的首选金属。钛被用于从头到脚的生物医学植入物。钛可以用在神经外科、骨传导助听器、假眼植入物、脊柱融合笼，起搏器、脚趾移植、肩部/肘部/臀部/膝盖替换以及更多方面。
钛经常用于人体的主要原因是钛的生物相容性以及经过表面改性的生物活性表面。影响生物相容性的表面特征有表面特性空间位阻、结合位点和疏水性(润湿)。这些特征被优化以产生理想的细胞反应。一些医用植入物以及手术器械的部分都涂有氮化钛。 钛由于其抗体液腐蚀、生物惰性、骨结合能力和高疲劳极限，被认为是最好的生物相容性金属。
钛耐受身体恶劣环境的能力是在氧气存在下自然形成保护性氧化膜的结果。氧化膜粘附牢固，不溶，化学性质不可渗透，防止金属与周围环境发生反应。 有人认为钛的骨愈合能力源于其表面氧化物的高介电常数，它不会使蛋白质变性。钛与骨骼物理结合的能力使其优于其他需要使用粘合剂保持附着的材料。钛植入物的寿命更长，与替代物相比，需要更大的力来打破将它们连接到身体上的结合。
生物材料的表面特性在决定细胞对材料的反应(细胞粘附和增殖)方面起着重要作用。钛的微结构和高表面能使其能够诱导血管生成，这有助于骨愈合过程。 根据钛的氧化状态，钛可以具有许多不同的标准电极电位。固体钛有一个标准电极电势标准电极电位较高的材料更容易还原，成为更好的氧化剂。固体钛更喜欢氧化，使其成为更好的还原剂。
钛自然钝化，形成一层氧化膜，氧化膜随着暴露于身体环境的时间而变得不均匀和极化。随着时间的推移，这导致羟基、脂蛋白和糖脂的吸附增加。这些化合物的吸附改变了材料与人体的相互作用，并能改善生物相容性。在钛合金例如钛锆和钛铌中，由于腐蚀而释放的锆和铌离子不会释放到患者体内，而是被添加到钝化层中。钝化层中的合金元素增加了一定程度的生物相容性和耐腐蚀性，这取决于腐蚀前主体金属的原始合金成分。
通过增加润湿性，植入物可以通过允许细胞更容易地结合到植入物表面来减少骨愈合所需的时间。钛的润湿可以通过优化工艺参数如温度、时间和压力来改变。具有主要由二氧化钛组成的稳定氧化物层的钛导致植入物与生理流体接触的润湿性改善。
回答于 2019-09-11 08:43:50
目前金属钛在很多方面都有着非常广泛的应用，因为在同等的强度之下，金属钛的重量只有钢铁的一半，其质量轻且硬度高的特点，所以金属钛非常适合用于航天。
目前钛的产量还可以用来衡量一个国家的军事水平。并且将金属钛扔进海水中浸泡很长时间，钛也不会有任何的问题，这是因为钛和氧有着很强的亲和力，所以在接触到氧气的时候，会在表面形成一层致密的氧化膜从而阻止反应的继续进行。
由于钛在自然界中存在分散并难于提取，所以被认为是稀有金属，不过其相对丰富，在所有元素中位居第十位。
因为金属钛为亲生物金属，所以其生物相容性非常好。生物相容性就是指生物材料在机体特定部位产生各种复杂的生物、物理、化学的反应，比如某些材料或者药物与人体接触或者植入体内能够“兼容”而不会对人体造成伤害。
正是因为钛的“亲生物”性，于是在人体内，钛能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对于任何的杀菌方法都适应。
因此钛被广泛应用于制医疗器械，制造人体髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨等等。可以说钛是医用材料科学的一个重要分支，我们可以用钛治疗或替代人体组织、器官或增进其功能、所以钛也是具有高技术含量和高经济价值的新型载体材料，当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就就会维系人体的正常活动。
钛在生物医用材料市场潜在需求巨大，因此加大医用钛材的研发力度势在必行。
回答于 2019-09-11 08:43:50
补充两点:1、钛的弹性模量与其他金属相比，与人体骨骼的模量更接近，并且满足强度要求。
2、钛虽然生物相容性好，但不适宜用钛合金，如TC4合金，合金元素AI,V会对人体产生毒性，一般用纯钛会更好。
回答于 2019-09-11 08:43:50
答：钛金属之所以具有较好的生物相容性，主要是因为钛能在表面形成致密的氧化物薄膜，其氧化物的化学性质非常稳定，在生物体内不会被腐蚀，也不会影响生物体神经、生物电化学反应等等。
钛是化学元素周期表中第22号元素，在航空航天领域，钛合金有着很广泛的应用，在医学领域，钛金属有着非常好的生物相容性，常用作假肢、体内植入物等等。
化学性质
钛在地球元素含量中排第十，含量可以说非常丰富，比我们常见的铜含量还高，但是金属钛的价格比铜高，这是因为钛的化学性质活泼，在自然界中很难提取，对冶炼的要求很高。
一种物质要作为生物材料，需要该物质具有稳定的化学性质，钛和氧具有很强的亲和力，并在表面生成一层非常薄的致密氧化物，可以抵抗强酸强碱的腐蚀，甚至连王水也奈何不了。
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