生物惰性

定義

生物惰性，從狹義上起初主要指用於血管外科手術的材料與血液接觸後不導致血液凝固和血栓的形成的性質，因此也被稱為“血液相容性” [1] ；從廣義上講是指材料植入生物體內與周圍組織不發生或僅發生微弱化學作用，不對宿主產生有害反應，並保持成分和結構穩定的材料特性。通常所說的“生物惰性”主要指後者，它包含兩個方面的含義，一是材料在生物環境中自身不降解、不變性，保持化學成分與物理結構穩定性，並長期維持其使用功能；二是材料對植入部周圍組織不產生免疫反應和不良刺激，除此之外，生物惰性材料表面呈現出較低的蛋白吸附量、細菌和炎症細胞黏附量。當生物惰性材料長期存在於生物體內時，有些惰性材料與生物機體發生滲出性組織反應（以纖維蛋白原滲出為主），在其表面形成纖維包囊 [2]。

分類與套用

生物惰性金屬

常見生物惰性金屬材料有不鏽鋼，純鈦、鉭、鈮、鋯金屬，以及鈦基和鈷基合金等生物惰性金屬。

這類材料具有較高的強度、韌性、耐磨性和耐疲勞性能，常被用來製備承力植入物，廣泛套用於硬組織修復（牙種植體製備、骨組織重建）和外科輔助器材等各個方面。除具備良好的力學性能及相關的物理性質外，優良的抗生理腐蝕性和生物相容性也是其必須具備的條件。

生物惰性陶瓷

常見生物惰性陶瓷有氧化鋁、氧化鋯、硼化物、矽化物等。

這類陶瓷材料結構穩定，組成分子間分子力強，具有較高的機械強度、耐磨性和化學穩定性。使用最廣泛的惰性生物陶瓷是主相為剛玉的（α-Al2O3）氧化鋁陶瓷，主要用於人工關節（承重、承力的髖關節和膝關節）的球和臼，牙種植體等。

生物惰性高分子

常見生物惰性高分子聚乙烯、聚氯乙烯、丙烯酸樹脂等。

該類生物惰性高分子能夠在生物體內長期保持穩定，不發生降解、交聯或物理磨損等，物理機械性能好。部分高分子會產生少量的降解產物，但要求降解產物不對機體產生明顯的毒副作用，同時材料不致發生災難性破壞。該類材料主要用於人體軟、硬組織修復體、人工器官、人造血管、接觸鏡、膜材、粘接劑和管腔製品等方面。

生物惰性碳素材料

生物惰性碳素材料包括低溫熱解各向同性碳、碳纖維、氣相沉積碳、金剛石膜、碳/碳複合材料、含矽碳等。

牙齒受損傷脫落後，植入的人工牙根和牙槽骨之間難以形成新的牙周膜，容易鬆動，而且咀嚼時產生的應力直接作用到牙槽骨上，會引起不適感。用碳素材料製成的牙根，因為生物相容性好，彈性模量與骨質相近，植入牙床後不易鬆動。

在初期研製人工機械心臟瓣膜時發現，在合金材料人工心臟瓣膜表面產生血凝。低溫熱解同性碳具有抗凝血性，能與血液長期接觸而不產生血凝。各向同性碳表面噴塗TiN和TiO2可提高機械瓣的抗凝血性能。

碳纖維用於製作肌腱組織工程支架。採用碳/碳複合材料製備的股骨頭也已用於臨床。