據(jù)預(yù)計(jì)，截止2022年，醫(yī)療植入物的市場規(guī)模將增長至1160億美元。市場上增長快的領(lǐng)域之一是矯形外科植入物，其基本原理是向體內(nèi)植入醫(yī)療器械，用于替換或支撐受損的骨骼或關(guān)節(jié)。由于該領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)新發(fā)明，以及人口出現(xiàn)老齡化現(xiàn)象，因此對此類植入物的需求日益增長。通常會對這些器械進(jìn)行鍍層涂覆處理，以幫助其更好地發(fā)揮作用。

出于強(qiáng)度、消毒、抗菌和耐腐蝕等多種原因，通常會對體內(nèi)用器械進(jìn)行鍍層涂覆處理。采用金屬制的矯形外科植入物替代臀部和膝蓋的原因在于其具有優(yōu)異的強(qiáng)度和耐用性。但經(jīng)過手術(shù)后，某些金屬會引起過敏反應(yīng)，還會被身體排斥。為了降低此類癥狀的發(fā)生概率，可在植入物上涂覆生物相容性金屬（如金或鈦）。

 

適于骨骼生長的*表面

目前正開展的研究旨在探討表面鍍層的不同類型和結(jié)構(gòu)如何提高人工骨骼或人工關(guān)節(jié)的性能。提高醫(yī)用植入物的性能后，其更加耐用，更容易被身體接受，并促進(jìn)快速愈合。成功植入人工骨骼的一項(xiàng)關(guān)鍵過程是骨整合。即活體組織與人工植入物相連的位置。骨骼的實(shí)際連接和整合速度越快，則恢復(fù)速度越快，關(guān)節(jié)越強(qiáng)壯。

研究發(fā)現(xiàn)，粗糙多孔的鈦表面可以促進(jìn)骨整合，有助于術(shù)后康復(fù)。

用于形成粗糙多孔鈦鍍層的涂覆方法是鈦等離子噴涂（TPS）鍍層，它是一種物理氣相沉積（PVD）。該過程所需的專業(yè)度*，但基本原理是將鈦粉末沉積到等離子體射流中。等離子體的超高溫度可以熔化鈦，并將其引流至基底處。鈦在接觸基底的冷表面之后，將快速凝固。為獲得正確的表面輪廓，需要設(shè)置特定的過程參數(shù)，例如：基底轉(zhuǎn)速、能量輸入和基底溫度等。目前正針對各種植入材料對該過程進(jìn)行研究。

用于醫(yī)療器械鍍層的其他技術(shù)

除上述過程外，還存在其他類深受醫(yī)療器械植入領(lǐng)域歡迎的PVD過程。這些過程至今已用于髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和肩部植入物多年，類似于更為專業(yè)的TPS，其同樣可以提供非常薄的純鍍層。通常在真空條件下進(jìn)行PVD過程，采用電子槍發(fā)射的電子流蒸發(fā)金屬。隨后，蒸發(fā)的金屬沉積在基底上。期間通過電壓、功率和基底旋轉(zhuǎn)速率等參數(shù)，小心控制諸如厚度等表面特性。

采用XRF控制鍍層厚度

醫(yī)用植入物所使用的鈦基鍍層極薄，且零部件的形狀十分復(fù)雜。因此，測量這些零部件的佳方法是采用XRF光譜儀。它能進(jìn)行快速、無損分析，只要使用正確的探測器類型，便能測量所需的厚度?？墒褂霉杵铺綔y器（SDD）測量極薄鍍層，由此可以獲得更好的分辨率，同時(shí)有助于確保您的鍍層符合該領(lǐng)域市場所設(shè)定的嚴(yán)苛規(guī)范要求。

PVD和TPS與電鍍之間的巨大差異在于，前兩者均屬于專業(yè)度很高的技術(shù)。但所有跡象表明，未來幾年，鈦鍍層醫(yī)用植入物市場可能出現(xiàn)大幅增長，因此值得認(rèn)真考慮這項(xiàng)新技術(shù)。