目前,以316L或317L為代表的醫(yī)用奧氏體不銹鋼被廣泛用來(lái)制作各種人工關(guān)節(jié),、骨折內(nèi)固定器械和心血管支架等高端醫(yī)療器械產(chǎn)品,。但是醫(yī)用不銹鋼植入人體以后,,由于不可避免的微量腐蝕或磨損,,必然使其中含有的金屬離子溶出,,可能引起水腫,、過(guò)敏,、感染,、組織壞死等不良組織學(xué)反應(yīng),。其中316L不銹鋼中含鎳10%以上。臨床研究已經(jīng)證明,,醫(yī)用金屬材料中鎳離子的溶出,,除引起致敏和發(fā)炎反應(yīng)外,還可能會(huì)誘發(fā)腫瘤或血栓的形成,。因此研發(fā)新型醫(yī)用無(wú)鎳不銹鋼已經(jīng)成為醫(yī)用不銹鋼主要的發(fā)展趨勢(shì),。其中,最有希望的是以氮代替鎳的新型醫(yī)用不銹鋼,不僅避免了鎳元素的潛在危害,,而且具有優(yōu)良的力學(xué)性能和生物相容性,。
1999年美國(guó)CARPENTER公司研究開(kāi)發(fā)了一種新型的醫(yī)用高氮無(wú)鎳奧氏體不銹鋼(Fe-21Cr-22Mn-1Mo-1N),這種醫(yī)用不銹鋼具有優(yōu)良的生物相容性,,發(fā)炎反應(yīng)低,,而且力學(xué)性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的316L不銹鋼。通過(guò)體外細(xì)胞培養(yǎng)及植入綿羊脛骨后生物相容性試驗(yàn),,證明高氮無(wú)鎳不銹鋼與鈦合金有相近的骨組織相容性,,有望替代傳統(tǒng)的醫(yī)用316L不銹鋼和醫(yī)用Ti6Al4V鈦合金。試驗(yàn)還證明,,高氮無(wú)鎳不銹鋼沒(méi)有基因毒性和致畸變性,。日本在2004年采用高溫滲氮處理方法制備了高氮含量的不誘鋼材料Fe24Cr2Mo(0.62~0.92)N,不含鎳元素也不含錳元素,,其細(xì)胞毒性評(píng)價(jià)結(jié)果優(yōu)于醫(yī)用316L不銹鋼,。2009年日本將多孔的高氮無(wú)鎳不銹鋼植入大鼠,結(jié)果表明多孔的高氮無(wú)鎳不銹鋼允許骨細(xì)胞等組織長(zhǎng)入孔內(nèi),,表現(xiàn)出優(yōu)良的生物相容性和力學(xué)穩(wěn)定性,。近年來(lái)新開(kāi)發(fā)的醫(yī)用高氮無(wú)鎳奧氏體不僅具有高強(qiáng)度和高硬度(和醫(yī)用鈷基合金接近),而且還具有比傳統(tǒng)鉻鎳醫(yī)用不銹鋼和鈷基合金更優(yōu)異的耐體液腐蝕性能及生物相容性,,因此非常有希望成為新一代的低成本醫(yī)用植入不銹鋼,,逐步替代醫(yī)用鉻鎳不銹鋼和醫(yī)用鈷基合金。
目前心血管支架趨向精細(xì)網(wǎng)絲支架的開(kāi)發(fā),,新型醫(yī)用無(wú)鎳不銹鋼的優(yōu)良力學(xué)性能和血液相容性顯示其作為一種理想支架材料的應(yīng)用前景,。德國(guó)的研究表明,高氮無(wú)鎳奧氏體不銹鋼制作心血管支架具有更好的支撐力,,適于開(kāi)發(fā)更為精細(xì)的支架網(wǎng)格,。美國(guó)已研制出高氮無(wú)鎳不銹鋼冠脈支架,其最細(xì)網(wǎng)絲達(dá)到45微米,,血管表面覆蓋率低至8%~9%,。在國(guó)內(nèi),中國(guó)科學(xué)院金屬研究所和中科益安科技公司合作開(kāi)發(fā)的新型抗凝血高氮無(wú)鎳不銹鋼冠脈支架,,平均網(wǎng)絲直徑70微米,。
新型高氮無(wú)鎳不銹鋼由于其良好的力學(xué)和加工性能,可用作外科植入物,,在骨科修復(fù)治療中起到重要的作用,。目前美國(guó)采用高氮無(wú)鎳不銹鋼生產(chǎn)的新型外科植入物已經(jīng)上市銷售。我國(guó)每年用于外科植入產(chǎn)品的醫(yī)用不銹鋼總量達(dá)到400噸以上,。隨著我國(guó)全民醫(yī)保制度改革的深人,,質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的醫(yī)用不銹鋼植入器件將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用,。新型高氮無(wú)鎳不銹鋼的研發(fā),不僅具有巨大的社會(huì)需求,,而且具有重大的戰(zhàn)略意義,。