鈦（Ti）和鈦合金由于具有比強(qiáng)度高、彈性模量低、耐蝕性強(qiáng)以及生物相容性好等優(yōu)良的綜合性能，被視作是繼不銹鋼、鈷鉻合金之后用于人體組織修復(fù)和替代的一種理想外科植入材料，廣泛應(yīng)用于植介入材料、手術(shù)器械、醫(yī)療裝置、制藥設(shè)備等生物醫(yī)藥領(lǐng)域。

一、生物醫(yī)用鈦合金的種類與特性

1.生物醫(yī)用鈦合金的種類

作為生物醫(yī)用的鈦及鈦合金主要分為以下幾種。

（1）純鈦

純鈦是單相（α相）組織，不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化，根據(jù)雜質(zhì)元素碳、鐵、氧等含量不同而分級(jí)。醫(yī)用純鈦耐蝕性能優(yōu)異、彈性模量接近于自然骨、生物相容性優(yōu)良，自20世紀(jì)30年代開(kāi)始用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，用作接骨板、牙種植體、人工顱骨網(wǎng)等醫(yī)療器械，以及心臟起搏器和放射治療裝置等醫(yī)療設(shè)備部件的制作。

（2）醫(yī)用鈦合金

醫(yī)用鈦合金可分為3類，即α鈦合金、α+β鈦合金、β鈦合金。醫(yī)用鈦及鈦合金的應(yīng)用和發(fā)展歷程可分為3代。第1代是以純鈦和Ti-6鋁（Al）-4釩（V）為代表，由于具有比不銹鋼和鈷鉻合金更優(yōu)異的生物相容性、耐蝕性和力學(xué)性能，早期作為外科植入材料廣泛使用。第2代是α+β鈦合金，以Ti-5Al-2.5鐵（Fe）和Ti-6Al-7鈮（Nb）為代表，這些合金不含對(duì)身體有毒的元素V，且具有與Ti-6Al-4V相似的力學(xué)性能，在外科領(lǐng)域得到應(yīng)用。日本和英國(guó)等先后開(kāi)發(fā)出一系列具有優(yōu)良生物相容性的α+β鈦合金，如Ti-15Zr-4Nb-4鉭（Ta）-0.2鈀（Pd）、Ti-15錫（S n）-4N b -2T a -0.2P d等，這些合金的耐磨性能、抗疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕性能均優(yōu)于Ti-6Al-4V。第 2代醫(yī)用鈦合金雖然較第1代有較大進(jìn)步，但仍含有潛在細(xì)胞毒性的Al、Fe等元素，生物相容性欠佳，其彈性模量較人體骨骼偏高，應(yīng)力屏蔽無(wú)法消除，同時(shí)其強(qiáng)韌匹配、抗疲勞、耐磨耐蝕性仍需提高。

第3代主要開(kāi)發(fā)的是β鈦合金。與α+β鈦合金相比，β鈦合金具有更好的生物相容性和耐蝕性、更低彈性模量。獲得β鈦合金的主要思路是用鋯（Zr）、Nb、Ta、Pd和Sn作為合金元素來(lái)減少或消除Al、V元素的不利影響，迄今人們已開(kāi)發(fā)出了Ti-鉬（Mo）、Ti-Nb、Ti-Ta和TiZr等新型介穩(wěn)β鈦合金系列，有Ti-12Mo-6Zr-2Fe、Ti-15Mo-5Zr-3Al、Ti-15Mo-3Nb-0.3O、Ti-13Nb-13Zr、Ti-15Mo-2.5Nb-0.2硅（Si）、Ti-35Nb-5Ta-7Zr、Ti-15Mo、Ti-24Nb-4Zr-8Sn等。

（3）記憶合金

近等原子比Ti鎳（Ni）形狀記憶合金在醫(yī)療領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。典型應(yīng)用有骨科器材（加壓騎縫釘、髓內(nèi)釘、內(nèi)固定器）、齒科材料（牙齒正畸絲、根管挫）、介入材料（心腦血管支架、導(dǎo)絲）等。為了進(jìn)一步提高合金的形狀記憶效應(yīng)，很多材料開(kāi)發(fā)者研究了富Ni或富Ti的TiNi形狀記憶合金并取得了一定進(jìn)展。

人們?cè)谟行㏕i-Mo基和TiNb基β鈦合金中也發(fā)現(xiàn)了形狀記憶效應(yīng)和超彈性。研究表明，通過(guò)調(diào)控鈦合金中穩(wěn)定β相元素的含量，能夠改變馬氏體轉(zhuǎn)變的起始和終了溫度。當(dāng)發(fā)生馬氏體相變的應(yīng)力小于導(dǎo)致合金位錯(cuò)滑移所需的應(yīng)力時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變，這種馬氏體相使合金具有超彈性性能。

2.生物醫(yī)用鈦合金的特性

生物醫(yī)用鈦合金具有如下特性：

①比強(qiáng)度高。鈦合金具有較低的密度和適中的強(qiáng)度，能滿足骨、關(guān)節(jié)、手術(shù)器械等醫(yī)療器械的強(qiáng)度要求，同時(shí)鈦制醫(yī)療器械相對(duì)輕巧，大幅度減輕了人體負(fù)荷量，使用者舒適度高。

②力學(xué)相容性好。鈦及鈦合金的彈性模量遠(yuǎn)比不銹鋼、鈷鉻合金等更接近人體骨骼，彈性模量可降低至40～100GPa，可減少人體骨頭對(duì)植入物的應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，與人骨匹配性好。

③耐蝕性能好。鈦合金表面有一層薄薄的氧化膜，化學(xué)穩(wěn)定性好，抗體液腐蝕，適于身體各部件使用。

④生物相容性好，無(wú)毒性、無(wú)致敏性。

⑤加工成形性良好，適于制成板、棒、絲、網(wǎng)、管、異型件等。

此外，鈦合金具有低X射線吸收率，X射線可視性好，且大多對(duì)磁場(chǎng)不敏感，不受電磁場(chǎng)和雷雨天氣的影響，不會(huì)對(duì)患者X射線和核磁共振成像（MRI）檢查造成影響；鈦鎳合金還具有獨(dú)特的形狀記憶功能和超彈性。基于以上特性鈦及鈦合金成為應(yīng)用范圍廣泛的生物金屬材料。

表1中給出了幾種典型的醫(yī)用鈦合金與其他生物材料，如316不銹鋼、Co-Cr-Mo和人骨的力學(xué)性能對(duì)比。

二、鈦合金在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用

由于具有優(yōu)異的綜合性能，鈦及鈦合金在生物醫(yī)藥領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于植介入材料、手術(shù)及康復(fù)器械手術(shù)器械、醫(yī)藥設(shè)備等，如表2所示。

1.植介入材料

作為植入體內(nèi)的承力部件，植介入材料必須具有一定的強(qiáng)度，同時(shí)需要有好的撓度和與人體匹配的彈性模量，以避免材料在體內(nèi)的斷裂失效。通過(guò)合金設(shè)計(jì)、材料制備及隨后的熱機(jī)械處理等工藝過(guò)程，鈦合金能夠符合醫(yī)用力學(xué)性能要求，加之具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕和生物相容性良好等特點(diǎn)，在骨科、牙科、介入科、心外科等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，用于制造接骨板、矯形絲、種植體及介入器材等。隨著鈦合金器械設(shè)計(jì)制造和醫(yī)療診治技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)醫(yī)用鈦合金的需求越來(lái)越大。

2.手術(shù)及康復(fù)器械

鈦合金作為手術(shù)器械具有以下優(yōu)勢(shì)：器械輕巧，可緩解醫(yī)生疲勞，減少患者機(jī)體損傷；耐蝕無(wú)毒，傷口不易感染、愈合快；彈性適度，適合做手術(shù)鉗、手術(shù)鑷、縫合針線；反光性能弱，適合在無(wú)影燈下操作。因此鈦合金手術(shù)器械受到了外科醫(yī)生的青睞。

由于具有比強(qiáng)度高、使用輕捷、耐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，鈦合金也用于制作輪椅、拐杖、夾板等康復(fù)器械。

3.醫(yī)藥設(shè)備

醫(yī)藥生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)使用酸堿鹽等化學(xué)物質(zhì)，這就對(duì)制藥設(shè)備的耐腐蝕性能提出了高要求。由于鈦合金耐腐蝕、比強(qiáng)度高、傳熱性好，所以使用鈦材制造的反應(yīng)罐、換熱器、冷凝器、多孔過(guò)濾器等制藥設(shè)備，一方面大大緩解了關(guān)鍵制藥設(shè)備部件的腐蝕，另一方面也提高了生產(chǎn)效率和藥品質(zhì)量，在鎮(zhèn)痛消炎藥、維生素、麻醉藥和制藥原材料的生產(chǎn)過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用。

此外，鈦合金因質(zhì)輕、耐蝕、無(wú)磁等特點(diǎn)，成為核磁共振設(shè)備部件、醫(yī)用紅外線裝置制造的優(yōu)選材料。

三、鈦合金在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.應(yīng)用概況

20世紀(jì)30年代，Bothe等學(xué)者將鈦、不銹鋼和鈷（Co）-鉻（Cr）合金分別植入鼠的股骨中，分析了多種金屬種植體與骨之間的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)鈦與骨無(wú)不良反應(yīng)，開(kāi)辟了鈦合金在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域的新時(shí)代。自20世紀(jì)60年代開(kāi)始，以純鈦和Ti-6Al-4V為代表的鈦合金在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。美國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始研制無(wú)V和Al鈦合金，并將其用于矯形手術(shù)，至今已有 5種β鈦合金被推薦至醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，即Ti-12Mo-Zr-2Fe、Ti-13Nb-13Zr、Ti-15Mo-2.5Nb-0.2Si、Ti-16Nb-9.5Hf和Ti-15Mo。

我國(guó)從20世紀(jì)70年代始致力于生物醫(yī)用鈦合金的研制與開(kāi)發(fā)，走了一條從仿制為主，既創(chuàng)新又仿制，到以創(chuàng)新研制為主的發(fā)展道路。北京有色金屬研究總院率先采用純鈦制造人工股骨并用于臨床，研制出Ti-6Al-7Nb、Ti-5Al-2.5Fe鈦合金，以及低彈性模量的Ti-Nb-Zr-Ta-Sn和Ti-Nb-Al-Sn-Si新型β型鈦合金；西北有色金屬研究院研制出TiAl-Mo-Zr近α型鈦合金、Ti-ZrMo-Nb和Ti-Zr-Sn-Mo-Nb近β型鈦合金，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)金屬研究所開(kāi)發(fā)出Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn新型低模量近β型鈦合金。

近年來(lái)，我國(guó)在醫(yī)用鈦合金產(chǎn)業(yè)化方面也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，代表性企業(yè)有寶鈦股份、寶鋼股份、西部超導(dǎo)、有研醫(yī)療、創(chuàng)生醫(yī)療器械（中國(guó)）有限公司、威高集團(tuán)有限公司、西安賽特金屬材料開(kāi)發(fā)有限公司、常州康輝醫(yī)療器械有限公司、百慕高科等。

為提升我國(guó)醫(yī)用鈦合金的整體技術(shù)和質(zhì)量控制水平、規(guī)范鈦合金在醫(yī)療器械領(lǐng)域的使用，在國(guó)家有關(guān)部門的主持下，我國(guó)有選擇、有步驟地轉(zhuǎn)化了部分相關(guān)ISO和ASTM標(biāo)準(zhǔn)，如YY 0117（外科植入物骨關(guān)節(jié)假體鍛、鑄件Ti6Al4V）、GB/T 13810（外科植入物用鈦及鈦合金加工材）、GB 23102（外科植入物金屬材料Ti-6Al-7Nb合金加工材）、GB 24627（醫(yī)療器械和外科植入物用鎳-鈦形狀記憶合金加工材）和YY/T0988.2（外科植入物涂層第2部分：Ti/Ti6Al4V合金粉末）等，逐步建立并完善我國(guó)醫(yī)用鈦合金標(biāo)準(zhǔn)體系。

2.應(yīng)用研究進(jìn)展

在開(kāi)發(fā)生物醫(yī)用鈦合金材料的過(guò)程中，人們始終圍繞不斷提高其生物相容性、力學(xué)相容性及有效性來(lái)開(kāi)展研究工作，以達(dá)到在實(shí)現(xiàn)其替代和修復(fù)功能的基礎(chǔ)上，毒副作用更小，使用更舒適、壽命更長(zhǎng)的目的。目前主要通過(guò)優(yōu)化合金成分、制備工藝和表面改性等手段來(lái)提高鈦合金材料的綜合性能。

（1）合金成分設(shè)計(jì)

材料研究人員針對(duì)不同的目的，進(jìn)行不同的合金成分優(yōu)化。通過(guò)選擇不含人體有害的元素如Zr、Ta、Mo、Nb、Sn，降低有毒元素含量，可以提高生物相容性；研制具有更低彈性模量的新型鈦合金，迄今為止在鈦合金中獲得的最低彈性模量是在Ti-Nb-Sn系合金中得到的，約為40GPa；同時(shí)通過(guò)適當(dāng)?shù)暮辖鸹?，輔以適當(dāng)?shù)暮罄m(xù)處理還可以改善材料的力學(xué)性能和耐磨耐蝕性能。

（2）材料制備工藝

近年來(lái)，研究者們通過(guò)粉末冶金、等通道擠壓、高壓低溫?zé)Y(jié)、激光燒結(jié)成形等制備工藝分別得到了多孔材料、超細(xì)晶材料、納米材料和激光成形材料等新型鈦合金材料，可滿足不同的應(yīng)用需求。

①多孔材料

與致密鈦相比，多孔鈦內(nèi)部具有三維連通結(jié)構(gòu)，新骨細(xì)胞組織可在植入體內(nèi)生長(zhǎng)及體液傳輸，有利于成骨細(xì)胞的粘附、增殖和分化，而且多孔鈦的彈性模量更低，可有效降低人體骨頭對(duì)植入物的應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，提高舒適度和使用壽命。目前多孔鈦的制備工藝主要包括粉末燒結(jié)法、漿料發(fā)泡法、自蔓延高溫合成法、粉末注射法、金屬沉積法、凝膠注模法、纖維燒結(jié)法以及快速成型法等。

中南大學(xué)阮建明等采用不同方法制備出不同孔隙度的TiNi合金，其中利用真空燒結(jié)制備多孔TiNiNb合金，降低了Ni的含量，抗拉強(qiáng)度和彈性模量均隨Nb增加得到有效提高，同時(shí)礦化能力和生物安全性也得到一定提高。模板浸漬法可以通過(guò)調(diào)整粉末含量、模板等參數(shù)獲得與人骨接近的孔隙和力學(xué)性能，呈現(xiàn)出良好的磷灰石沉積能力和界面結(jié)合力。

四川大學(xué)李虎等應(yīng)用漿料發(fā)泡法，通過(guò)孔隙優(yōu)化，成功制備出力學(xué)性能與骨匹配的多孔鈦，有望成為承力部位骨缺損的修復(fù)材料。安泰科技劉超等采用金屬粉末注射成形，利用水溶性注射料，獲得了相對(duì)密度為95.7%的純鈦燒結(jié)件，其化學(xué)成分以及力學(xué)性能滿足ASTM外科植入用金屬注射成形純鈦部件標(biāo)準(zhǔn)的要求，為鈦合金在形狀復(fù)雜零件中的應(yīng)用提供了可靠的加工方法。

②復(fù)合材料

制備醫(yī)用鈦基生物活性材料的重要方法之一是從復(fù)合材料設(shè)計(jì)思想出發(fā)，通過(guò)不同工藝將生物活性材料與鈦復(fù)合成生物活性復(fù)合材料，如通過(guò)粉末冶金法、等離子噴涂法、溶膠-凝膠法、電化學(xué)法、激光熔覆法、磁控濺射法、仿生礦化法等在鈦合金表面涂覆活性陶瓷涂層。

昆明理工大學(xué)朱心昆等選擇了SiO2/ZrO2/Nb2O5三種具有良好生物相容性的氧化物顆粒，通過(guò)粉末冶金的方法制備的顆粒增強(qiáng)型鈦基復(fù)合材料，具有良好的生物相容性和細(xì)胞粘附，類成骨細(xì)胞在鈦基復(fù)合材料上的生長(zhǎng)和繁殖情況均好于純鈦，在骨組織植入材料領(lǐng)域很有發(fā)展前景。

③超細(xì)晶和非晶材料

第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院張強(qiáng)等通過(guò)等通道擠壓（ECAP）模具制備超細(xì)晶純鈦，結(jié)果表明純鈦經(jīng)ECAP處理后，晶粒明顯細(xì)化，力學(xué)性能得到提高，生物相容性良好，為改性后純鈦在口腔修復(fù)中的應(yīng)用提供了參考。但等通道擠壓過(guò)程中制備溫度對(duì)晶粒大小的影響還不能控制自如，制備材料的速度以及數(shù)量還有待改進(jìn)。江蘇大學(xué)許曉靜等研究表明：同樣經(jīng)過(guò)電化學(xué)拋光之后，超細(xì)晶純鈦材與常規(guī)純鈦材相比，表面蝕坑尺寸更?。{米尺度），抗電化學(xué)腐蝕性能更高，摩擦系數(shù)更低、耐磨性更好，生物活性更高。分析認(rèn)為性能變化是純鈦材組織超細(xì)化提高其晶體缺陷（內(nèi)能）所致。

鈦基非晶態(tài)合金的出現(xiàn)，為改善合金的力學(xué)相容性提供了一種可能。目前制備出的鈦基非晶合金體系有Ti-Ni-Cu、Ti-Zr-Ni-Fe等。湘潭大學(xué)林建國(guó)等開(kāi)發(fā)了一種Ti-ZrTa-Si-Sn非晶合金，并采用甩帶法制備出了該非晶合金薄帶，用機(jī)械球磨法制備了非晶態(tài)粉末，并采用高壓低溫?zé)Y(jié)法制備出了塊體非晶合金。

④納米材料

江蘇大學(xué)機(jī)械學(xué)院采用獨(dú)創(chuàng)的多步式快速小位移高壓變形制備技術(shù)和等通道轉(zhuǎn)角剪切變形制備工藝，制備出性能高、尺寸大的塊狀納米鈦（棒材、板材），強(qiáng)度和塑性都明顯超過(guò)通用鈦合金。

⑤激光成形材料

激光快速成形法，又稱3D打印技術(shù)，即粉末在激光作用下快速熔融并逐層堆積出所需構(gòu)件，它綜合了快速成型技術(shù)和激光熔覆技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，材料利用率高、加工便捷、效率高，有利于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化。

西北工業(yè)大學(xué)楊海歐等人采用激光成形法制備了多孔鈦合金材料，通過(guò)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)可得到孔隙率不同的多孔鈦塊體，拉伸性能介于160～350MPa之間。北京科技大學(xué)頡芳霞等提出了一種復(fù)雜形狀生物醫(yī)用多孔鈦鉬合金植入體的制備方法，選用鈦、鉬與高分子粉末，通過(guò)三維建模、激光燒結(jié)、熱脫脂和真空燒結(jié)，制備出孔隙均勻可調(diào)、力學(xué)性能優(yōu)良的多孔鈦鉬合金植入體。

（3）表面改性

鈦合金的生物惰性使得其與人體組織之間只能形成機(jī)械鎖合，而非化學(xué)鍵結(jié)合，同時(shí)由于生理環(huán)境的腐蝕而存在金屬離子向周圍組織擴(kuò)散及植入材料自身性質(zhì)蛻變的可能，導(dǎo)致植入體使用壽命降低，并對(duì)人體產(chǎn)生毒副作用。為解決這個(gè)問(wèn)題，可通過(guò)機(jī)械、物理、化學(xué)等表面改性的方法改變鈦植入體表面氧化鈦膜的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等，提高生物相容性、生物活性和耐磨耐蝕性，如表3所示。

骨科鈦合金常用的功能化修飾是在假體表面固定經(jīng)基磷灰石、陶瓷、生物玻璃等，借助于組成成分的梯度與孔隙梯度變化設(shè)計(jì)，在基體與涂層表面之間形成逐漸過(guò)渡的功能梯度，以顯著提高材料的機(jī)械強(qiáng)度和生物骨誘導(dǎo)能力，促進(jìn)人工關(guān)節(jié)和骨骼的緊密骨整合，盡快恢復(fù)肢體功能。佳木斯大學(xué)王靜等采用微弧氧化-電化學(xué)沉積方法在鈦基材表面構(gòu)建含有鈣、磷的粗化、活化種植體表面，樣品表面潤(rùn)濕性、結(jié)合強(qiáng)度明顯提高，涂層與基體結(jié)合緊密，涂層具有優(yōu)良細(xì)胞增殖特性和基因表達(dá)水平，體內(nèi)成骨性能優(yōu)良，可望成為一種可控制備鈣/磷生物活性涂層的方法。此外為預(yù)防和治療感染，促進(jìn)新骨形成，骨科鈦合金的抗菌藥物、生長(zhǎng)因子、酶修飾也正逐漸受到重視。

大連理工大學(xué)姚再起等對(duì)鈦表面進(jìn)行高能噴丸預(yù)處理和微弧氧化后，氧化層中鈣磷百分含量提高，與基體形成微機(jī)械咬合，從而提高了純鈦表面的生物活性，以及與基層的結(jié)合力。Takemoto等通過(guò)長(zhǎng)期動(dòng)物試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，稀鹽酸-堿熱處理不但有效去除了多孔鈦表面的鈉離子雜質(zhì)，還形成更多蝕坑和氧化鈦，從而提升了材料的生物活性和骨誘導(dǎo)能力。天津醫(yī)科大學(xué)鄧嘉胤等研究表明，純鈦在含氯化物的電解液中經(jīng)表面改性后，其表面變得更加粗糙，并且有一氧化鈦（TiO）、二氧化鈦（TiO2）和三氯化鈦（TiCl3）等相生成，具有良好的抗菌活性和生物相容性。

西安建筑科技大學(xué)唐長(zhǎng)斌等采用瞬態(tài)電能強(qiáng)化技術(shù)，以石墨為電極對(duì)Ti-6Al-4V合金進(jìn)行表面改性，氮?dú)獗Ｗo(hù)下得到裂紋較少、具有一定粗糙度、耐磨、生物相容性好且與基體為冶金結(jié)合的強(qiáng)化層。浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院楊國(guó)利等應(yīng)用層層靜電自組裝技術(shù)在Ti-6Al-4V合金表面構(gòu)建多層精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸薄膜，可有效促進(jìn)新骨細(xì)胞生長(zhǎng)，增加界面結(jié)合力。

鈦鎳記憶合金可通過(guò)表面改性降低鎳離子釋放，提高生物相容性。蘇向東等采用離子鍍、表面去合金化、磁控濺射、Sol-Gel法、分子自組裝、熱氧化等技術(shù)在鈦鎳記憶合金表面制備TiN、納米二氧化鈦膜、DLC、殼聚糖/肝素鈉、PEI/肝素鈉，經(jīng)溶血率和血小板黏附等一系列生物相容性評(píng)價(jià)，結(jié)果良好。解放軍總醫(yī)院汪愛(ài)媛等對(duì)鈦鎳記憶合金植入物進(jìn)行TiNb涂層和Ti涂層表面修飾，以屏蔽Ni離子釋放，研究結(jié)果表明，鈦鈮涂層不會(huì)影響TiNi的超彈性和記憶效應(yīng)，且具有比Ti涂層和無(wú)涂層鈦鎳記憶合金更佳的骨組織生物相容性。

四、鈦合金在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用展望

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人口老齡化趨勢(shì)日益凸顯，疾病和意外傷害逐年增加，作為人體組織和器官再生與修復(fù)材料重要分支的生物醫(yī)用鈦合金材料存在著巨大的市場(chǎng)前景。

應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到，我國(guó)在生物醫(yī)用鈦合金材料設(shè)計(jì)、制備加工、表面處理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造等方面與世界先進(jìn)水平還存在著一定的差距，長(zhǎng)壽命、多功能、輕量化、低成本和安全有效將是生物醫(yī)用鈦合金應(yīng)用研究的重要方向，在今后應(yīng)用中有以下問(wèn)題值得重點(diǎn)關(guān)注。

1.優(yōu)化醫(yī)用鈦合金成分設(shè)計(jì)

通過(guò)改善已有合金體系和開(kāi)創(chuàng)全新合金體系，開(kāi)發(fā)低彈性模量、強(qiáng)韌性合理匹配、耐磨耐蝕、抗疲勞、具有優(yōu)良生物和力學(xué)相容性，可滿足人體軟、硬組織修復(fù)與替代臨床應(yīng)用的新型醫(yī)用鈦合金材料。

2.創(chuàng)新醫(yī)用鈦合金材料制備方法

建立和完善醫(yī)用鈦合金材料加工制備的先進(jìn)理論和方法，不斷深化或創(chuàng)新材料的多孔化、微納化、非晶化、超細(xì)晶化的制備方法，通過(guò)新型制備方法獲得特殊組織和結(jié)構(gòu)，賦予材料生物功能化和智能化，實(shí)現(xiàn)醫(yī)用鈦合金材料的優(yōu)化升級(jí)。

3.拓展醫(yī)用鈦合金表面改性研究

通過(guò)鈦合金與基體金屬之間和與人體組織或體液之間雙重界面的作用機(jī)制研究，尋找和篩選各種無(wú)機(jī)材料、高分子材料和細(xì)胞因子對(duì)鈦合金表面進(jìn)行修飾，改善其表面特性和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，提高耐磨耐蝕性、生物相容性和生物活性等使用性能。

4.提升材料生產(chǎn)加工技術(shù)水平

目前醫(yī)用鈦合金厚壁管、鈦鎳合金毛細(xì)管等國(guó)產(chǎn)加工工藝還不很成熟，大都需要從國(guó)外進(jìn)口，因此尤其需要我們掌握鈦合金材料加工核心關(guān)鍵技術(shù)，加強(qiáng)質(zhì)量控制體系建設(shè)，提升產(chǎn)品性能一致性，降低加工制造成本，進(jìn)一步滿足醫(yī)用鈦合金產(chǎn)品的制造需求。

5.強(qiáng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工成形

將精密鑄造、精密數(shù)控加工、微型機(jī)械加工等先進(jìn)加工技術(shù)用于醫(yī)療器械的加工是大勢(shì)所趨，特別是數(shù)字化三維重建技術(shù)更是近年來(lái)人們所關(guān)注的熱點(diǎn)，該技術(shù)根據(jù)患者缺損情況，借助三維CT檢查結(jié)果，模擬自然形態(tài)，依托CT數(shù)據(jù)處理進(jìn)行醫(yī)學(xué)三維重建，經(jīng)過(guò)自然曲面的表面繪制、計(jì)算機(jī)圖形圖像輔助設(shè)計(jì)和鈦合金數(shù)字制造等程序，為患者精確設(shè)計(jì)并通過(guò)激光成形技術(shù)預(yù)制出個(gè)性化器械，具有可定制、吻合性強(qiáng)、工序少、周期短等優(yōu)點(diǎn)。這是一次革命性的進(jìn)步，標(biāo)志著鈦合金器械進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，將成為鈦合金生物醫(yī)藥領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。