2008年27老第60
稀有金属快报
Ti-Ni形状记忆合金的生物相容性评价
Ti-Ni合金具有超弹性、优异的耐蚀性等，是较为合适的生物材料，如利用其超弹性制作血管内支架和矫形丝，利用形状记忆效应制作牙科植人件及骨折固定板等。许多研究发现，由于植入件直接与人体组织接触，在接触的人体组织中有金属离子溶出。对于Ti-Ni合金，由于镍潜在的致敏和致癌作用，其临床应用受到限制。IS010993中详细规定了金属生物材料生物相容性的评价方法，许多国家也根据该方法建立了安全标准。因此，对于Ti-Ni 合金，要对其生物相容性进行详细评价，首先要研究其在模拟体液中的耐蚀性和钝化膜的稳定性，其次也要研究其在生物体内外环境中的毒性。
电化学腐蚀试验和动物体内植入试验使用 Φ1.0mm的Ti-55Ni(质量百分数)合金丝材，体外毒性试验使用10mm×10mmx1mm的Ti-55Ni合金板材。Ti-6A1-4V合金、316L不锈钢、工业纯镍、工业纯钛作为对比材料。
电化学试验在室温下、不含钙和镁的磷酸盐缓冲溶液(PBS-))中进行，试样为工作电极，铂丝为对电极，饱和甘汞电极（SCE)为参比电极，静电位阳极极化扫描速度为0.5mV/s，扫措范围为-1.0 V~+2.0V(vsSCE)。试验结果表明，未处理和经固溶处理的Ti-55Ni合金处于过钝化状态，点蚀电位约为+0.5V(vsSCE），时效试样的点蚀电位约在 +1.2V，而316L和Ti-6A1-4V合金的点蚀电位分别为+0.4V和+5.4V。时效Ti-55Ni合金在钝化态的电流密度与未时效及电解抛光试样处理于同-一水平，且与Ti-6A1-4V合金的相近，但明显高于 316L不锈钢的，纯钛的电流密度最低。可以看出，时效处理可改进Ti-55Ni合金的耐蚀性能，
用L929（小鼠成纤维细胞）和U937（人体单核细胞白血病淋巴瘤细胞)进行Ti-55Ni和对比材料(Ti-6Al-4V合金、316L不锈钢、工业纯钛、工业纯镍)的体外毒性试验。试样没泡在每平方厘米含 1.0x105个L929的液体中，孕育3天，测量细胞密
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度的变化，以金属对细胞增殖的影响作为毒性评价的方法。结果表明，所有试验材料对细胞增殖无明显的影响。在金属离子质量分数为0.0002%， 0.0004%，0.0008%，0.0016%，0.0032%，0.0064% 0.0128%的培养基中，Ti-55Ni的细胞增殖速度仅在金属离子质量分数为0.0064%时下降；纯钛在金属离子质量分数至0.0032%时对增殖无影响，之后随离子质量分数升高，增殖速度下降；Ti-6A1-4V 合金与Ti-55Ni合金有相同的趋势，但细胞增殖在离子质量分数为0.0064%并无下降。对于Ti-55Ni 合金，细胞膜损伤水平要比Ti-6A1-4V合金的低。同时，如用产生的细胞因子数量表示炎症反应的强度，则Ti-55Ni合金细胞因子产生的数量也低于 Ti-6A1-4V合金的。
体内毒性试验中，1.16mg各合金的腐蚀产物用5ml生理盐水稀释，注人小鼠的腹腔，每天收集小鼠的尿液，最后一周收集小鼠的粪便。从随尿液排出的金属离子检测结果看，对于Ti-55Ni合金，有大量的Ni随尿液排出，排出的Ti很少； 316L不锈钢在第--天仅有8g的Fe随尿液排出，排出的Cr也很少，Ni和Mo的排出量也随时间延长逐渐降低；而对于Ti-6A1-4V合金，其元素的排出量非常低，AI和V似乎还保持在未消化状态。可以看出，Ti-55Ni和Ti-6Al-4V合金中溶出的Ti大部分保留在体内。
植人到小鼠股骨中的丝材，经过2~8周，发现纯镍对骨组织有严重损伤，而Ti-55Ni合金周围有新骨形成，2周时还存在的炎症反应到8周时已完全消失，丝材周围已被新长的骨组织覆盖；316L 不锈钢也与Ti-55Ni有相似的结果。
从上述结果可以看出，由于Ti-55Ni合金表面形成了稳定的钝化膜，可以减少向周围组织中释放金属离子，其生物相容性要好于Ti-6A1-4V合金和 316L不锈钢。
韩明臣摘译自《MaterialsTransactions》