材料選用、設計與前沿

生醫材料

生醫材料是設計來在體內或與人體一起運作的材料——人工髖關節、血管支架、隱形眼鏡、補牙材料。它最重要的一點,是要能和活組織相處融洽。

關鍵要求是生物相容性(biocompatibility):不能有毒、不被排斥,還要在力學上與它所搭配的組織良好匹配。常見例子有鈦(能與骨整合,並靠一層穩定的氧化膜抗腐蝕)、316L 不鏽鋼、鈷鉻合金、做磨耗面的氧化鋁與氧化鋯陶瓷、做關節襯墊的超高分子量聚乙烯、水凝膠,以及像聚乳酸(PLA)這種任務完成後就會分解的可吸收高分子。

誠實的提醒是:剛度不匹配會惹出真正的麻煩——鈦植入物比骨頭硬太多,會替骨頭扛掉原本承受的負載,失去負載的骨頭便慢慢變弱並被吸收,這現象叫應力遮蔽(stress shielding)。而且沒有任何材料是放諸四海皆準的『生物惰性』;相容與否取決於部位、負載,以及材料在體內停留多久。

鈦製髖關節柄被壓入大腿骨中。鈦能當生醫材料,是因為一層薄而穩定的氧化膜讓它在含鹽的體液裡不腐蝕,骨頭又會長上來(骨整合)。但鈦比骨頭硬太多,會替骨頭扛掉原本的負載;失去負載的骨頭慢慢被吸收——這就是應力遮蔽——提醒我們:匹配剛度和無毒一樣重要。

髖關節植入物必須無毒、抗腐蝕,還要在力學上與骨頭匹配。

沒有放諸四海皆準的『生物惰性』材料——相容與否取決於部位、負載與在體內的時間;一種當骨板很安全的材料,拿去接觸血液可能就失敗。

又称
biomedical material生物材料