本期周报重点内容如下:  

医用金属材料:仍是生物医学工程的基础和临床应用的主体,可降解、相容性强的金属材料需求越来越大。

一、医用金属材料是生物医用耗材的基础材料,具有一定的不可替代性。

二、医用金属材料未来发展方向:可降解、相容性强的材料不断涌现。

 

一、本周国内及全球各项资产价格表现

本周,市场多数下跌,上证指数涨0.03%,收3117;深成指下跌1.37%,收10144;创业板指数下跌2.29%,收2002。

恒生指数跌0.11%,国企指数下跌0.08%。道琼斯工业指数涨0.12%,纳斯达克跌0.39%,标普500下跌0.16%。

大宗商品多数上涨,布伦特原油涨3.99%,NYMEX黄金涨0.43%,离岸人民币单周跌1.14%,美元指数涨0.26%。

二、A股市场动态观点更新

本周初,证监会多项政策提振市场、央行干预外汇,北上资金净流入,促使市场反弹。周中市场又陷入场内机构高仓位、无场外资金流入、外资净流出的流动性萎缩状态,A股连续下跌,创业板破三年新低,一度跌破2000点,市场中位数跌幅超过三大指数,全市场无挣钱效应。

从行业看,全周煤炭、钢铁、有色等顺周期涨幅居前;医药边际好转,大幅反弹,其中减肥概念股涨幅领先。但大部分其他行业表现不好,上半年涨幅较大Ai相关的计算机、电子、传媒等继续回调;华为产业链分化严重,很多个股连跌多天;地产放松效果不好,地产产业链也继续下调;另外军工、电力,食品饮料全周都出现不同程度的下跌。 

资金面:国内:央行9月15日下调金融机构存款准备金率0.25个百分点,估算此次降准释放流动性5000-6000亿元左右。外围市场,欧洲央行:将三大利率均上调25个基点,为连续第10次加息。美国8月CPI同比3.7%,美国8月PPI月率0.7%,美国8月零售销售月率 0.6%,通胀压力依然较大;整体看全球放松预期延缓。

股市资金面:A股日成交量萎缩到7000亿左右。从9月11日起,将融资保证金比例由此前的100%调降至80%,融资增加近400亿。北上资金流出152亿。股市资金陷入了相互消耗的负循环。

经济上,全国房地产政策连续放松,存量房贷款利率自动下调,北上广深取消认房认贷,郑州首套首付降到20%,二套首付降到30%。这些政策带来成交量的短暂上升后,市场供给反而大幅增加,成交下滑,对地产的影响更为负面。占经济三分之一的房地产产业链面临压力,土地财政难以为继。8月规模以上工业增加值同比增长4.5%;8月社会消费品零售总额37933亿元,同比增长4.6%;1—8月全国房地产开发投资76900亿元,同比下降8.8%。国民经济处于L的一横状态。

从机构仓位看,受政策托市影响,机构高仓位等待股市反弹,因此场内资金仓位依然较高。但是目前市场没有场外资金,场内资金还缓慢流出。

短期看,经济可能处于L的一横状态,但是提升的可能性较小;证监会限制IPO、再融资及减持新规,市场失血略微缓解,但是没有新增资金,市场反复消耗存量资金。因此市场会继续缓慢寻底,等待增量机会或者场内出清,或者以时间来换空间。

三、医用金属材料:仍是生物医学工程的基础和临床应用的主体,可降解、相容性强的金属材料需求越来越大。

一 医用金属材料是生物医用耗材的基础材料,具有一定的不可替代性。

二 医用金属材料未来发展方向:可降解、相容性强的材料不断涌现。

医用金属材料是一类用作生物材料的合金或金属,又称外科用金属材料。它是一类生物惰性材料,具有突出的优异综合力学性能,一直是临床中用量大而广的一类生物医用材料。现已成为牙齿和骨等硬组织修复替换、心血管和软组织修复及人工器官制造的主要原料。

市场状况

医用金属产业是强者恒强的市场,一方面来自医疗器材厂商对材料品质的高标准要求,一方面来自采购商转换成本高,生物医用材料厂商一旦打入医疗器材厂商的供货体系,几乎都可建立长久的供需关系。

2020年全球医用金属材料市场规模约为153亿美元。不锈钢材料占比最大,市场规模约68亿美元;钛合金和钴铬合金材料规模分别约为39亿美元和25亿美元。北美市场约占35%;欧洲市场约占30%;亚太地区约占25%;其他地区约占10%。

在下游医疗器材市场的影响下,生物医用金属材料大多属于封闭性市场,少数厂商即掌握大半生物医用金属材料市场,如美国Carpenter及瑞典Sandvik等。

中国优质的医用金属材料供应商数量相对较少,众多企业主要为低附加值医用高值耗材生产企业提供原材料,议价能力较低。但是近年来国产企业突飞猛进,比如医用钛为代表的国产材料逐步实现进口替代,国内企业包括西安赛特思迈钛业有限公司、宝钛集团股份有限公司、沈阳金属所、东莞市诺德金属科技有限公司等

 

性能要求

1、生物相容性

生物医用金属材料作为植入医疗器械的前提就是优异的生物相容性,必须无毒无害,最小化机体排异反应、不致癌、不致畸、不引起感染炎症、不影响其他组织和器官的正常功能。各类医用金属材料长期植入机体后会存在以下问题:

(1) 不锈钢医用金属容易溶出镍离子诱发毒性及肿瘤等;

(2) 钴基合金材料长期磨损造成钴、镍等离子溶出,在体内引起细胞和组织坏死;

(3) 钛合金溶出铝、钒等离子,导致组织炎症反应。

2、力学性质

医用金属材料作为植入医疗器件或外科手术器具时,必须满足人体正常生活和工作时所需的力学要求,能在一定限度范围保持优良的力学性能和耐磨损性。

表2、医学常用金属材料的力学性质

3、耐腐蚀

医用金属材料长期植入机体后最大的缺点就是腐蚀问题。由于体液环境复杂,包含多种有机组分和无机盐离子等,致使金属产生均匀腐蚀。腐蚀不仅会导致金属材料机械性能下降或失效,还会溶出有毒金属离子,产生炎症反应、免疫反应等,给机体带来严重影响。

 

常用的医用金属材料

  图7、 医用材料类型

1、医用不锈钢  

现阶段医用不锈钢依然是应用最为广泛的医用金属材料。有奥氏体、马氏体、铁素体和沉淀硬化型不锈钢,应用较多的是奥氏体不锈钢。

医用不锈钢具有价格低廉、易加工的优势,可制成各种人工假体及多种形体,如齿冠、三棱钉、螺钉、髓内针、板、钉等器件,另外制作手术器械和医疗仪器时也广泛应用。目前常用的医用不锈钢为316L、317L。近些年来,低镍和无镍的医用不锈钢逐渐得到发展和应用。日本的物质材料研究所开发了一种不含镍的硬质不锈钢的简易生产方法,解决了无镍不锈钢难以加工而制造成本太高的问题。

2、医用钴基合金

主要有钴铬钼合金、钴铬钨镍合金、钴镍铬钼钨铁合金、钴镍合金等,最常用的是钴铬钼合金和钴铬钼镍合金。其力学性能、耐腐蚀性能及生物相容性均好,多用于制造体内承载的长期植入件,还用于制造人工关节、心血管支架、人工心脏瓣膜及用作齿科材料;

钴基合金通常指Co-Cr合金,有2种基本牌号:Co-Cr-Mo合金和Co-Ni-Cr-Mo合金。Co-Cr-Mo合金微观组织为钴基奥氏体结构,能够锻造或铸造,但制作加工非常困难,是现阶段比较优良的生物医用金属材料。锻造钴基合金是一种新型材料,用于制造关节替换假体连接件的主干,如膝关节和髋关节替换假体等。

    3、医用钛及其合金

钛的密度与人骨近似,质轻。纯钛生物相容性好,钛的表面活性好,组织反应轻微,容易与氧发生反应建立致密氧化膜,钛的氧化层比较稳定。因此,钛与钛合金具备生物医用材料的条件,是一种较为理想的、适于植入体的植入材料。临床上广泛采用钛与钛合金制造人工关节部件、接骨板和螺钉等,还用于制成人造椎体、心脏瓣膜、人工种植牙、心脏起搏器外壳等。

20世纪60年代后,钛合金开始作为人体植入材料而广泛应用于临床。钛合金在生物医用领域的应用呈快速发展的趋势,其未来的发展方向为:

(1) 单晶生物医用钛合金,沿某一方向生长获得的单晶材料可获得接近人体骨骼的弹性模量,制作的植入体也会具有更好的弹性模量匹配;

(2) 超细晶低弹性模量、高强度钛合金的生物相容性及产业化;

(3) 超弹性和形状记忆功能医用低弹性模量钛合金的组织性能调控;

(4) 调节孔隙率的大小来降低生物医用多孔钛合金材料弹性模量的同时提升其力学性能。 

表3、钛合金在人体植入材料方面的研究

类型

分类

典型性能

典型合金

低强度,较好的加工性能和最好的生物相容性

TA1-TA3

中强度

良好的加工性能和生物相容性

Ti3Al2.5V

+

+

高强度,良好的综合性能

可通过时效增加强度和良好的生物相容性

Ti6Al4V

Ti6Al7Nb

中强度,低模量

良好的加工性能和生物相容性

Ti30Mo

亚稳

中高强度,更低模量

更好的综合性能

Ti15Mo

Ti12Mo6Zr2Fe

可时效加强

更好的加工性能和生物相容性

Ti1Nb13Zr

4、形状记忆合金

能经过一定塑性变形后在一定条件下自动恢复其原始形状的合金材料。有镍钛形状记忆合金、铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金、磁性形状记忆合金。

镍钛形状记忆合金是一种在一定温度下经过处理能够塑性变形为另一种形状,而在一定条件下又能自动恢复成原有形状的形状记忆合金。镍钛形状记忆合金的疲劳极限较高,耐腐蚀性良好,其具有的独特的形状记忆恢复温度与人体温度相适宜,具有良好的生物相容性,因此在医学领域得到广泛应用。近年来,镍钛形状记忆合金开始应用于心血管治疗领域,镍钛形状记忆合金支架可应用于冠心病的治疗,具有较大发展前景。

5、医用贵金属

有金、银、铂及其合金。贵金属具有独特稳定的物理和化学性能,抗腐蚀性、抗蠕变性良好,对生物组织无毒、刺激性小,并且美观。多用于制造心脏起搏器、植入电极,并用于牙齿修复等。但是价格贵,应用受限。

 

金属材料面临问题及发展方向

1、解决抗菌性:由植入器械引发的细菌感染是临床上亟待解决的重要问题。抗菌医用金属材料具有强烈的广谱杀菌功能,可以抑制细菌生物膜的形成,具有广阔的应用前景。不锈钢、钛合金、钴基合金等医用金属材料应用于制造各类植入医疗器械,通过在这些医用金属材料中加入适量具有强烈抗菌功能的铜元素,使其在生理环境中持续和微量释放铜离子,从而起到显著的抗菌作用,是降低临床上发生细菌感染的一个新思路和有效途径。抗菌金属骨针、抗菌不锈钢外科手术器械、抗菌钛合金牙种植体、抗菌钴基合金牙冠等产品均进入临床实验阶段。

2、表面改性:是进一步提高现有医用金属材料表面性能的重要途径,已经广泛应用于各类金属植入器件。因此,在医用金属材料表面改性层中添加适量具有强烈抗菌作用的铜、银等金属元素或抗菌肽等其他类型抗菌物质是应对金属植入器件相关感染的直接措施,受到了人们的广泛关注,并为之开展了大量的相关研究。

3、新材料应用

纳米银

纳米银的波长低于光的临界波长,赋予了其透明的特性,所以被广泛应用在化妆品、涂层及包装上。银纳米粒子具有表面效应、小尺寸效应、宏观隧道效应、量子尺寸效应,开创了在催化剂材料、防静电材料、低温超导材料、导电涂层、导电油墨等领域的应用。银纳米粒子能横穿血管,到达目标器官,而且能附在DNA单链中,促使其出现了生物传感、生物标记、生物成像、医疗诊断及治疗等生物医学领域上的应用。纳米银具有良好的广谱抗菌能力,被应用在药膏和面霜中,防止烧伤及开放性伤口表面被细菌感染。银纳米材料也应用于医疗器械及设备、水净化装置、运动设备、抗菌类医药、植入体、抗菌涂料等领域。

新型可降解生物医用镁合金材料

镁具有资源丰富、密度小、比强度高、可降解、优异的生物相容性等特点,其生物医用制品是理想的人体植入物材料。镁合金的机械性能与人骨接近,且生物相容性好;其次,镁是多种酶的重要活化剂,可参与细胞新陈代谢。

多孔镁合金材料作为一种可降解的生物材料可为细胞提供三维生长的空间,有利于养料和代谢物的交换运输。镁本身具有生物活性,可诱导细胞分化生长和血管长入。在材料降解吸收的过程中,种植的细胞会继续增殖生长,有望形成新的具有原来特定功能和形态的相应组织和器官,以达到修复创伤和重建功能的目的。生物医用可降解镁合金材料的完全可降解性和杰出的生物相容性使其有望广泛应用于临床硬组织修复或替代。可降解镁合金血管支架是镁合金作为可降解生物医用金属材料研究领域最大的研究进展。

生物医用镁合金缺点:腐蚀速率过快限制了其实际应用。

高熵合金

高熵合金一般由5种以上的元素按照原子比或接近于等原子比合金化,其混合熵高于合金的熔化熵。高熵合金具有高强度、高硬度、高耐磨耐蚀性、低弹性模量、良好的生物相容性优异性能,通过添加不同的元素,如银、铜等还可以具有抗菌性能。

从未来发展趋势上看,医用金属材料的研究方向:

(1)通过合金化、冷加工、热处理和表面处理等方法改善镁合金和铁合金的腐蚀速度;

(2)合金化后添加元素对于材料生物相容性的影响;

(3)可生物降解医用金属材料腐蚀产物的成分分析以及生物安全性评价;

(4)寻找新的可生物降解合金体系,挖掘潜在的应用可能。

 

四、国债、转债及衍生品领域观点

1、多资产市场配置

根据内部量化模型,将多资产市场当前市场状态划分为:强多头,弱多头,弱空头,强空头,同时搭配短线顶底信号来定义市场综合动量状态。动量分值为多空赋值,正负分别代表多空方向,分值绝对值代表动量强弱。

所观测的25个投资标的中,15个多头状态,8个空头状态,2个反向胶合状态。上周多头动量下降数量略多。

上周重点信号验证情况:黄金期货:当周下半周多头动量不足,形成顶部类信号进入震荡。美元指数:当周五形成亚顶信号横盘,顶部类信号略弱。

上周综合来看,股市震荡偏弱,债市中强美弱,黑色、有色、生猪、黄金、原油期货、美元指数震荡偏强,豆粕类震荡偏弱,能化期货震荡强弱分化。

下周注意:焦炭期货,当前均线强多排列,同时进入60F-120F顶部观测区域,下周观测多头动量强弱,若不足可能形成顶部类信号进入震荡或调整。

2、可转债

过去一周可转债全市场(余额加权)隐含波动率从30.6%下降至30.1%,全市场60天历史波动率从28.2%下降至27.3%。低估值因子值位于2016年以来日频数据89%分位。

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