醫(yī)用植入奧氏體不銹鋼盡管具有的綜合性能,但是在長期的臨床使用中,仍然存在一些難以避免的問題和不足。是醫(yī)用不銹鋼的高密度(約718g/cm3)、高強度(300~1000MPa)以及高彈性模量(約200GPa)等特性會因與骨組織的力學(xué)性能相差較大而導(dǎo)致其力學(xué)相容性不夠匹配,從而引起應(yīng)力遮擋效應(yīng),易導(dǎo)致骨疏松、骨吸收或骨萎縮等現(xiàn)象發(fā)生。而骨組織由于缺乏足夠的機械應(yīng)力刺激,不易在骨折部位形成骨痂,容易發(fā)生二次骨折。
近年來,利用高溫固相滲N工藝制備小尺寸高N無Ni醫(yī)用不銹鋼的高N鋼制備技術(shù)受到重視。Kuroda等人[15-16,21,25]采用高溫固相滲N方法制備出小尺寸的高N無Ni無Mn不銹鋼(Fe-24Cr-1N和Fe-24Cr-2Mo-(0162~0192)N)。此外,Alvarez等人[26-27]通過在一定氫氣壓力下連續(xù)區(qū)域熔煉Fe-Cr或Fe-Cr-Mo不銹鋼,獲得孔隙率約為50%、孔徑約為150Lm的蓮藕狀多孔不銹鋼,然后在高溫下通過滲N獲得各種孔隙率的高N無Ni不銹鋼多孔材料,能夠有效調(diào)整不銹鋼的彈性模量等力學(xué)性能。將其植入鼠腿骨12周后表明材料的組織相容性優(yōu)良,因而有希望應(yīng)用于骨科修復(fù)等領(lǐng)域。但在一定的溫度范圍內(nèi),如果高N無Ni不銹鋼中的N含量達到過飽和時,會有不同形態(tài)的N化物沉淀析出,如Cr2N和CrN等[28-29],它們對不銹鋼的性能有不利影響。因此盡管通過高溫滲N工藝可以解決小尺寸高N無Ni不銹鋼的制備問題,但是控制其N含量和防止N化物析出等是需要注意的問題。
研究結(jié)果表明,高N無Ni不銹鋼與目前臨床使用的316LCr-Ni型不銹鋼相比,表現(xiàn)出更的抗血小板粘附能力,以及更長的動態(tài)凝血初凝時間(高出25%~60%)。隨著不銹鋼中N含量的增加,其抗凝血性能更優(yōu)。然而其相關(guān)機制還有待于更深入的研究。
在臨床醫(yī)療過程中,植入醫(yī)療材料在使用前都要經(jīng)過非常嚴格的一系列滅菌消毒過程,但這些措施并不能完全降低病人受到細菌感染的可能性。作為常見的術(shù)后并發(fā)癥,醫(yī)療器械引發(fā)的細菌感染也成為21世紀醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)亟待解決的問題。據(jù)統(tǒng)計,美國骨科植入物相關(guān)感染的年發(fā)病率約為413%。另外根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)頒布的5院內(nèi)感染防治實用手冊6中有關(guān)數(shù)據(jù),每天全世界有超過1400萬人正在遭受院內(nèi)感染的痛苦,其中60%的細菌感染與使用的醫(yī)療植入材料有關(guān)。給出的骨科植入器械相關(guān)感染中常見細菌比例表明[45],金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌是引起骨科植入器械感染的主要細菌,分別占到34%和32%,其它球菌占到13%。而引起口腔正畸器械細菌感染的主要是變形鏈球菌(致齲菌)、牙齦卟啉單胞菌(牙周致病菌)等厭氧菌
植入物類醫(yī)療器械導(dǎo)致的相關(guān)感染,通常需要長期依賴抗生素甚至多次手術(shù)才能治愈,給病患的精神和身體都帶來痛苦。研究開發(fā)具有抗細菌感染功能的生物醫(yī)用材料,使其具有長期自動滅菌功能,進而減少感染環(huán)節(jié),降低感染幾率,減少抗生素的使用,具有重要的臨床意義和廣闊的應(yīng)用前景。利用抗菌不銹鋼的特殺菌性能,目前中科院金屬研究所正在研究開發(fā)具有抗細菌感染功能的新型不銹鋼醫(yī)療材料。
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