医用316L不锈钢表面改性研究及发展
316L不锈钢因其优良的性能和低廉的价格广泛应用于临床及医疗领域。通过分析医用316L不锈钢目前存在的主要问题及发展状况，对医用316L不锈钢近年来表面改性的新方法和新成果进行了较为详细的介绍，表明表面改性技术是解决临床应用问题的良好途径，为医用316L不锈钢的医学应用提供了新的发展机遇。
0、引言
人口老龄化进程的不断加快，使得对于生物材料的需求日益增加。生物材料指的是一类用于与人体系统相结合，对人体进行诊断、治疗、修复或替换病损组织、器官或增进其功能，且对人体组织、血液不产生不良影响的材料。生物材料的应用广泛，品种较多，按照材料组成和性质分为：金属材料、无机材料和有机材料。金属材料包括：不锈钢、钴基合金、钛合金等；无机材料包括：生物陶瓷、羟基磷灰石HA等；而有机材料包括：人工合成高分子材料和天然高分子材料。在生物材料中，金属材料因其特殊性能(如良好的韧性、弹性、耐磨性、耐腐蚀性、生物相容性、非磁性)及合理价格，而被广泛应用于硬组织(骨科材料、承受材料及心血管支架等)的修复和替换。
不锈钢是应用最早的一类生物材料，至今已有半个多世纪的历史。在医用的不锈钢材料中，奥氏体不锈钢因其良好的机械性能、耐腐蚀性及低廉的价格，而受到广泛的应用。从1775年Icart报道可应用铁丝固定断骨，1952年Blunt等报道含大约2%钼的316型不锈钢的性能比AISI302钢好，到此后更适宜作为植入材料的超低碳AISI316L钢的发展，不锈钢作为生物材料经历了漫长的历史过程。由于真空熔炼或电渣重熔工艺的采用，不锈钢的性能得到了改善，使得AISI316及AISI316L成为主要的不锈钢植入材料。
1、医用316L不锈钢目前存在的问题
自316L医用不锈钢成功开发以来，其在人工植入髋关节、整形外科装置、正畸、心血管疾病等方面得到了广泛的应用，但是随着对316L不锈钢性能的进一步研究及临床观察研究可知，医用不锈钢存在以下主要问题：
(1)表面硬度较低，耐磨性较差，在人体的体液环境中对点蚀敏感，且腐蚀将会通过细胞对电流的反应，改变人体组织的PH值并释放出Ni、Cr、Mo等对人体有害的金属离子，引起局部组织过敏疼痛，甚至诱发癌变；
(2)弹性模量与人骨组织相差较大，易产生应力遮挡，使假体松动，产生骨吸收和萎缩现象，最终造成植入失效；
(3)生物相容性较差，表面无生物活性，植入人体环境后与人体系统形成形态结合，影响植入效果造成植入失败。
2、医用不锈钢的研究及发展
为了克服上述缺点及不足，提高医用不锈钢的性能，广大学者进行了不断地研究和改进。
2.1、改进传统不锈钢，研发新型不锈钢
在医用不锈钢的临床使用过程中，由于腐蚀和摩擦磨损产生的Ni离子富集于植入体附近，影响人体正常代谢功能，引发组织反应等问题。大量临床实验研究证明，Ni离子对人体是一种潜在的致敏因子。如图1所示为不同时期Ni离子引起青少年过敏的情况。为了抑制Ni的溢出，降低人体系统危害，保证临床应用的安全性，除了通过改进熔炼工艺或添加N元素提高传统不锈钢性能外，还研发出高氮无镍奥氏体不锈钢、抗菌不锈钢、心血管支架用抗ISR(支架内再狭窄)不锈钢等一系列新型医用不锈钢等。新型高氮无镍奥氏体不锈钢在保持传统不锈钢塑性性能的基础上，大大提高了力学性能及摩擦性能等。
图1 对Ni过敏青少年所占百分比
2.2、金属表面改性处理
表面改性是指利用机械、物理或化学方法改变金属材料表面及近表面的成分或结构，获得生物惰性或活性表面层，提高材料性能的技术。在生物医学工程中，表面改性技术常用于提高金属植入材料的耐磨性、耐腐蚀性及生物相容性[7]。常用的表面改性方法主要包括：表面热处理、机械处理、化学气相沉积、物理气相沉积、离子注入等。随着对生物材料临床应用要求的不断提高及复合材料的广泛应用，利用表面改性技术弥补传统医用金属材料不足并获得新型复合性能，实现其工程应用并满足不同领域的特殊要求，已经成为重点研究的课题之一。
3、医用316L不锈钢表面改性的研究现状
http://www.chvacuum.com/material/material/034956.html
4、结束语
316L不锈钢因其优良的力学性能及低廉的价格受到广泛的临床应用。随着医学的深入研究及发展，对于医用316L不锈钢的性能要求愈加提升。从单层涂层到复合涂层的制备，从单元素到多种元素的应用，表面改性技术虽然在一定程度上提高了316L不锈钢的耐腐蚀性、生物相容性等，但依然还有很多地方需要去完善，如何改进表面改性技术，进一步提高医用316L不锈钢性能，成为研究人员面临的又一新型挑战。
