是否有可能用石墨、不锈钢或碳纤维代替成人的骨骼？

投稿专栏 • 2023年2月21日 12:59 • 阅读 3691

整个骨架就像你想成为一个半机械人？不，当然还没有。

然而，在某些情况下，由于关节炎、癌症、严重创伤等原因，需要更换部分骨骼。在这种情况下，使用了一些材料。目前，不锈钢是一种廉价且易于制造的材料。钛更贵，但如果强度与钢相同，则该部件更轻，天然骨骼可以在实验室中从干细胞中生长出来用于骨移植，而不是使用可能会被拒绝的材料，几十年来一直在尝试生长骨骼通过一个称为“支架”的框架，从患者自己的干细胞中生长出替代性天然骨替代物（因此不需要药物来避免排斥反应。

正在研究一种既是钛合金又是金属玻璃的新材料，以备将来使用。这可能比现有的金属植入物更好，因为目前的金属植入物与天然骨的特性不匹配——这会导致植入物在大约 10 年后失效，而新材料的特性被认为与天然骨的特性更匹配密切。

这是材料科学的一个持续研究和发展领域，它提供了跨越许多学科障碍（化学、生物化学、生物学、冶金学、医学、工程学、物理学、计算机建模……）的兴趣。在这样的领域工作既刺激又有益。

关于出于选择而这样做 – 不推荐这样做，因为人造材料不会像我们体内已有的自我修复天然超级材料那样与身体的其他部分/免疫系统相互作用。我们可以对自然做出糟糕的表现，但我们距离做得更好还有几千年的时间。