我国生物钛合金发展现状及趋势

近年来，以北京有色金属研究总院、中科院金属所和西北有色金属研究院为代表的我国钛合金重点研究单位承担的形状记忆合金生物介入制品、Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn（锡）合金开发、新型钛合金及其生物涂层技术开发等项目先后得到了国家示范工程、“863”计划、“973 ”计划等项目的大力支持，为我国在钛合金领域的关键技术创新和产业化起到了很大的推动作用。

”十二五”期间，生物产业成为7大战略性新兴产业之一。生物产业发展规划的高性能医学装备产业化行动计划，将推动新型生物医用材料及相关医疗器械的产业化发展。针对血管、关节等疾病置换、修复的不同临床治疗需要，研制具有自主知识产权的涂药支架、骨修复材料、人工关节等医疗器械产品，加快临床应用推广，扩大我国植介入医疗器械的产业化发展规模。《新材料产业 “十二五” 发展规划》重点发展方向也包括加强生物医用材料研究，开发高生物相容性、高力学相容性和耐蚀性、耐磨性、低成本高性能生物医用材料，推动生物医用基础材料升级。重点解决涉及应用量大的共性关键材料的问题，提高创新力，加快成果转化，扩大医用材料产业规模并加快发展。《新材料产业 “十二五” 发展规划》设立了生物医用材料专项工程，明确提出大力发展生物医用金属、合金及其制品，满足血管支架、人工器官和体内植入物等产品应用需求，推动材料与生物医学等领域交叉融合。

各地方也纷纷出台了“十二五” 新材料产业重点发展规划，深圳重点支持组织工程材料、生物活性材料、诊断和治疗材料等；上海重点发展前沿新材料包括生物医用材料，加大人工关节、血管支架和心脏瓣膜等高附加值产品的开发和推广应用力度；陕西则明确提出重点建设钛终端应用产品工程，包括生物医用钛材等重点产业化项目。国家和地方的“十二五”规划为我国生物钛合金的发展指明了方向，提供了良好契机。

产业化潜力巨大。我国生物医用材料虽然在全世界所占比重不大，但发展速度较快。2004年我国生物医用材料产值为55亿美元，2010年产值达到120亿美元，占整个国际市场的5.43%。2010年我国医疗器械产值达到1900亿元。用于外科植入物和矫形器械的医用金属材料在整个生物材料产品市场所占份额为40%左右。骨科、口腔和心血管疾病的治疗主要依赖高端生物医用材料及制品，其中医用钛合金在临床用量较大，2010年我国生物医用钛及钛合金达到1 084t。

据介绍，我国每年的骨缺损或骨损伤患者约300万人骨骼不健全的达到1 000万人。但是，国内生物材料的大部分市场份额仍然被国外产品占据，在高端生物材料产品方面，国外甚至占据95%以上。随着医疗保障覆盖面的扩大，人们寿命的增长，到2015年预计全国将需求人工关节50万套/年、血管支架120万个/年，以及大量骨钉骨板、人工心脏瓣膜等。可以看出，我国临床对生物医用金属材料的需求巨大，目前医用钛合金等材料产业规模却难以满足市场的需求，我国的生物医用钛合金产业面临前所未有的机遇和挑战。

生物医用钛合金发展趋势

随着我国医疗体制改革的深入和医疗保障覆盖面的扩大，更多的骨组织损伤和替代患者需要接受治疗。对于各类钛合金植入和介入材料及其医疗器械产品的需求将逐年增加。因此，开发出低成本高生物相容性和力学相容性的钛合金医疗器械产品，可以极大降低医疗保障的成本，满足日益增长的患者身体功能恢复和生活质量提高的需求。笔者认为，发展生物医用钛合金需要取得以下几方面的突破。

降低成本。由于制备高生物相容性β型钛合金，主要添加元素的密度、熔化温度与钛合金的差异大，造成铸锭组织不均匀，并且后续的加工工艺复杂，造成钛合金医疗器械产品价格高。开发粉末冶金技术代替铸锭冶金可以提高钛合金产品的质量，降低成本；采用激光快速成型技术也可大大缩短钛合金医疗器械产品的工艺流程，降低产品的成本。开发低成本高生物相容性的钛合金及其医疗制品将是生物医用钛合金开发的趋势之一。

钛合金的升级和再开发。针对纯钛和Ti-6Al-4V钛合金在医疗器械应用方面的不足，利用非晶化、表面纳米化和微晶化以及表面改性和活化技术，提高其生物相容性和化学稳定性，使其综合力学性能大幅提高，促进其在骨科植入物或牙科修复物产品方面的临床应用。

开发低弹性模量、高生物相容性、高比强度的β型钛合金。新型β型钛合金其生物相容性和力学相容性优异，在医用植入领域具有很好的应用前景。应抓紧开发其在人工髋关节、膝关节、接骨板、断骨固定螺钉、血管支架、心脏修复手术、起搏器和人工心脏方面的应用。

医学应用是我国钛合金功能材料的一个重要发展方向。加强生物医用材料研制、医疗器械设计制造和临床试验的协作，进一步开发新型高性能医用钛合金器械，促进我国传统医用钛合金产业的优化升级，实现国外高端医疗器械产品的国产化替代，造福于民，是相关医用钛合金产业工作者的目标和职责所在。