文/黄何雄·台湾省台北市国立阳明大学

黄何雄

　　本文将针对金属生医材料在生物环境，特别是口腔环境中的腐蚀现象及其可能的防蚀方法进行阐述。

　　1986年欧洲生医材料学会将生医材料（biomaterials）定义为非生命性材料（nonviable materials）应用于医疗器材。它可以直接与人体接触用来替代组织与器宫（例如植入材料），也可间接与人体接触（例如医疗器械）。植入人体的生医材料主要是用以替代人体中先天或后天的缺陷，改善器宫机能不足，维持原本器宫的生理功能。

　　生医材料的来源主要为自体移植、异体移植及人工合成材料三种。就生医材料而言，目前仍有许多改善的空间，且随着材料科技产业之进步及创新，各种生医材料在生物环境中的应用也趋向多元化发展。

　　目前，生医材料种类大致可分为金属、陶瓷、高分子及复合材料等，其中金属生医材料已广泛被应用于医疗器械、牙科及骨科植入物等。由于金属在生物环境中会有离子释出的问题，因此如何避免生物组织与金属接触后会有不良反应产生，则为需要审慎探讨的重要课题。

　　种类

　　金属生医材料依其表面特性的差异可概分为贵性（nob1e）金属及钝化（passive）金属两种。其中贵性金属的稳定性与否，可从热力学上的观点来判断；周期表过度元素中金属（如钛、锆、铌、钼、钴、铬等）的稳定性则是与其表面所生成薄且致密的保护性金属氧化膜（钝化膜）有关。然而上述两类材料表面性质截然不同，因此在生物环境中的耐蚀性质也会有所差异，在此不一一赘述。

　　所处的生物环境

　　人体体液与口腔唾液环境中（温度约37℃ ）含有各种无机物、非蛋白质的有机物、蛋白质及各种体内必须存在的电解质等，这些生物环境中的成分皆可能影响金属生医材料的耐蚀性质。通常为了研究的需求及方便性，各种人工配制的体液及唾液便常被用来模拟实际的生物环境。

　　体液属于一种缓冲溶液，因此人体环境中的酸碱值不易改变，通常血液及间隙液的酸碱值接近中性，但植体材料表面体液的酸碱值可能因生物分子（例如蛋白质）的等电位点而改变。血浆中的氯离子浓度约为海水的1/3。另外，人体中的体液所含的氨基酸及蛋白质也会影响金属生医材料的耐蚀性质。静脉血液中的含氧量是空气中的1/4,细胞间隙的含氧量则只有空气中的1/80至1/4，此低浓度的含氧环境亦可能会加速金属生医材料的腐蚀。口腔环境中的酸碱值则偏微酸性，其氯离子浓度约为0.9%，稍低于海水的1/3。

　　口腔环境中的腐蚀问题

　　金属生医材料与生物环境的作用

　　（1）金属生医材料对生物环境的作用。

　　①金属表面释放的金属离子种类与浓度以及由机械应力效应（如磨耗）所产生的颗粒或磨屑，均可能影响周遭生物组织反应。

　　②金属生医材料表面局部的电化学反应导致生物微观环境的改变（例如酸碱值及氧浓度的改变）。

　　③金属生医材料表面电场及电流对吸附的分子生物类别以及周边细胞的影响。

　　（2）生物环境对金属生医材料表面的作用。受损组织局部的发炎，造成材料表面酸碱值的降低。

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