《表1 生物用钛合金及其力学性能》

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《3D打印医用钛合金研究进展》

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自20世纪60年代，纯钛开始作为人体植入物被应用于临床口腔研究[15]。随着具有更加优异使用性能的Ti-6Al-4V合金的开发，钛合金开始被广泛应用于医用植入物市场。虽然Ti-6Al-4V的弹性模量仅为114 GPa左右，较不锈钢、钴铬合金等其他生物材料低，但仍比人体皮质骨（15～25 GPa）[16]和松质骨（0.05～3 GPa）[17]高出一个数量级。如此大的差异会导致所谓的“应力屏蔽”效应发生，长期将会导致植入体周围骨吸收，甚至导致植入体的滑落，降低骨植入的成功率。同时，其成分中所包含的Al、V等元素，均具有一定的生物毒性，长期在人体内使用会引起植入体周围组织病变[18，19]，诱发脑病、贫血等症状[20]，并不适合长期在人体内使用。图1[21]展示了元素生物相容性与极化电阻的关系。近年来，针对生物用钛合金，研究学者围绕无毒、低弹性模量等特性，开发了诸如含有Ti-Nb-Ta-Zr的Gum合金、含有Ti-Nb-Zr-Mo-Sn的TLM合金以及含有Ti-Nb-Zr-Sn的Ti2448合金等等，这些合金均采用了生物相容性较好的Nb、Zr、Mo等元素。有实验结果表明，此类钛合金的骨促进性、致敏性等生物学表现均优于传统植入物所采用的Ti-6Al-4V与Ti-6Al-7Nb[22-25]。表1总结了近年发表在各文献中的生物用钛合金的合金成分及其主要力学性能。