目錄生物醫用金屬材料的前景 什么是生物金屬材料 生物擬態合金 鈦為什么稱為生物金屬 生物金屬是什么元素
親生物金屬是指和生物,包括人在內長期接觸無害的金屬。
我們知道在化學元素周期表中有81種金屬,絕大多數金屬都對生物體,包括人體有害,比如我們經常接觸的鋁,會對動物的神經有毒害作用,還有鉛,鉈,汞,金,更是高毒金屬。可是卻有幾種金屬對生物不但無害,還有很大益處,也是人類的親密伙伴。
它們是:銀,鈦,鈮,鉭
1.銀,銀我們都知道吧,做為相對低廉的貴金屬在日常生活中我們經常看到它
銀是一種具有銀白色金屬光澤的金屬元素,化學符號Ag,原子序數47,密度10.5,大約是白金鉑的一半;962攝氏度銀開始融化,硬度為2.5,指甲可以在上面劃。
在所有的金屬當中,銀的導電性,導熱性是最好的,延展性僅次于黃金。因此,銀褲手常用來制作靈敏度極高的物理儀器元件,各種自動化裝置、火箭、潛水艇、計算機、核裝置以及通訊,所有這些設備中的大量的接觸點都是用銀制作的昌磨。
為什么銀是親生物金屬呢?
銀和銀離子有強烈的殺菌能力
因為銀對液體中的微生物具有吸附作用,微生物被銀吸附后,起呼吸作用的酶就失去功效,微生物就會迅速死亡。銀離子的殺菌能力特別強,每升水中只要含億萬分之二毫克的銀離子,即可殺死水中大部分細菌。美國一科學家曾做過試驗,他將4.5升污水(每毫升含大腸桿菌七千多個)經過3小時的銀電極處理后,所有大腸桿菌全部死亡。傷寒菌在銀片上只能活18個小時,白喉菌在銀片上只能活3天。
美國科學文摘報道,銀能殺滅650種不同的病原體。和抗生素不同,銀是“均等機會胡迅嫌的破壞者”,它不加區分地有效殺滅各種細菌(G和G-菌、產芽孢菌)、真菌/酵母菌、病毒、支原體和寄生蟲等。
正是由于銀的殺菌能力很強,又對人畜無任何傷害,目前,世界上超過半數的航空公司已使用銀制的濾水器。許多國家的游泳池也用銀來凈化,凈化后的水不會像使用化學藥品凈化的水那樣,刺激游泳者的眼睛和皮膚。
正如銀研究的先驅,Harry Margraf博士所說的那樣,“銀是我們擁有的最好的病菌戰士。”
人長期接觸純凈的銀,對身體沒有任何毒害作用,只有一些含有雜質的銀,比如一些純度不高的銀首飾含有鉛等雜質,長期接觸會造成接觸部位皮膚顏色變黑變青。
銀還是一種可為人類食用的金屬,在我國和印度均有用銀箔包裹食品和丸藥服用的記載。同時銀還是某些生物的食物。據我國古籍《天香樓外史》記載:古時候有一個婦人藏了150兩私房銀。有一天她開箱查看藏銀,銀竟不翼而飛。婦人大吃一驚,懷疑被人盜走,一時弄得全家人心惶惶。后來再開箱尋找,只見一大堆白蟻正團團集在一起,吃著殘存的銀粒。婦人一氣之下,把白蟻投入爐中,以解心頭之恨。“火燒蟻死,白銀復出”,一稱,恰好150兩.
由上可見,銀是對生物包括人類最好的金屬了,是人類的親密朋友。
2.鈦
鈦,化學符號Ti,銀灰色金屬,密度4.5,1660度--1670度之間融化,硬度為4.
鈦的主要特點是密度小,機械強度大,容易加工。鈦的塑性主要依賴于純度。鈦越純,塑性越大。有良好的抗腐蝕性能,不受大氣和海水的影響。鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結構材料,主要用于航天工業和航海工業。
用鈦及其合 金制造設備,性能超過不銹鋼,不但能夠延長使用壽命,減少保養費用,而且能提 高產品質量,尤其是鈦合金制造的食品盒,能夠長久保存各類食品的色,香,味.
在人體內,鈦能抵抗分泌物的腐蝕且無毒,對任何殺菌方法都適應。因此被廣泛用于制醫療器械,制人造髖關節、膝關節、肩關節、脅關節、頭蓋骨,主動心瓣、骨骼固定夾。當新的肌肉纖維環包在這些“鈦骨”上時,這些鈦骨就開始維系著人體的正常活動。
鈦在人體中分布廣泛,鈦能刺激吞噬細胞,使免疫力增強這一作用已被證實。
3.鈮和鉭
鈮和鉭之所以放在一起說,是因為它們像親兄弟一樣共生,性質也十分相似。
鈮是一種灰白色金屬,化學符號Nb,原子序數41,密度8.57,略大約鐵和銅相近,2468度熔化。硬度6,比較硬。
鉭是一種銀灰色金屬,化學符號Ta,原子序數73,密度16.6,比較大的密度。熔點高達2996度,硬度6.5,比較硬。
鉭和鈮的物理化學性質相似,因此共生于自然界的礦物中。而用鈮制造的合金,臨界溫度高達絕對溫度十八點五到二十一度,是目前最重要的超導材料。 利用鈮、鉭的化學穩定性,還可以用它們來制造電解電容器、整流器等.
鈮鉭可以用來制造醫療器械,而且是很好的“生物適應性材料”。
比如說,用鉭片可以彌補頭蓋骨的損傷,鉭絲可以用來縫合神經和肌腱,鉭條可以代替折斷了的骨頭和關節,鉭絲制成的鉭紗或鉭網,可以用來補償肌肉組織……
在醫院里,還會有這樣的情況:用鉭條代替人體里折斷了的骨頭之后,經過一段時間,肌肉居然會在鉭條上生長起來,就像在真正的骨頭上生長一樣。怪不得人們把鉭叫作“親生物金屬”哩。
為什么鈮鉭在外科手術中能有這樣奇特的作用呢?
關鍵還是因為鈮鉭有極好的抗蝕性,不會與人體里的各種液體物質發生作用,并且幾乎完全不損傷生物的機體組織,對于任何殺菌方法都能適應,所以可以同有機組織長期結合而無害地留在人體里。
這四種親生物金屬,根據對人類的用途和親情排名:第一位,銀;第二位,鈦;第三位,鉭;第四位,鈮。
注意區分,人體必需金屬元素和親生物金屬元素的區別,人體必需的元素太多了,有幾十種,就連氟元素也是人體必需的。在人體保持一定的含量對人有益,少了多了都不好;親生物金屬對人是無害的,還有益處。當然了無害指的是一般情況,如果有人拿銀,比如說銀元吧,吃到肚子里,估計還是要到醫院找醫生處理,塊頭大了,又消化不了,肯定會出問題。
親生物金屬是一種由天然有機分子(如蛋白質)與無機金屬離子運行辯結合而形成的旁缺復合物。這些復合物具有特殊的化學和生物學性質,可以用于合成催化劑、光電子器件、生物傳感器等技術領域。此外,親生物金屬還在生命科學中發揮重要作用,例如參與酶催化、基因表達和帶培信號轉導。
是的
鈦是一種純性金屬,正因為鈦金困槐屬的“純”,故物質和它接觸的時候,不會產生化學反應。也就是說,因為鈦的耐腐蝕性、穩定性高,使它在和人長期接觸以后也不影響其本質,所以不會造成人的過敏,它是唯一對人類植物神經和味覺沒譽尺嘩有任何影響的金屬。鈦又被人們稱為“親生物金屬”。鈦在醫學慶行上有著獨特的用途。在骨頭損傷處,用鈦片和鈦螺絲釘固定好,過幾個月,骨頭就會長在鈦片上和螺絲釘的螺紋里。新的肌肉就包在鈦片上,這種“鈦骨”就如真的骨頭一樣,甚至可以用鈦制人造骨頭來代替人骨治療骨折。
生物金屬說的就是鈦金屬,鈦是一種稀有金屬,它具有無毒性燃瞎且生物相容性好的優異皮液空性能,所以被稱為“生物金屬”。在生活中很多東西都是鈦制的,埋晌比如鍋具、杯子、手表、眼鏡架等,性能優越。.
生物金屬是植入塵明人體(或動物體)以修復器官和恢復功能用的金屬材料。該材料通常用作人體硬組織如牙齒、骨、關節等和軟組織如心臟瓣膜、腦膜、腹膜、人工器官等。
生物金屬材料是目前使用最多的生物材料,因為生物體用材料中,金屬比生物有機材料(主要指有機高分子材料)、生物無機非金屬材料(主要指生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料)以及禪中生物復合材料等具有以下優點:拉伸及壓縮強度高;耐沖擊性及延展派襲告性好;成形加工性能好,可制成形狀復雜的部件;性能穩定,可靠性高。
骨科使用的金屬材料主要有鎳鉻不銹鋼、鈷鉻鉬合金和鈦及其合金,有時也應用價格昂貴的鉭、鈮、金、銀、鈀、鉑等。