Soupis materiálů pro lékařské kovy

Podle klasifikace biomedicínských materiálů se předchozí dva stanovené články vypracovaly na lékařských polymerních materiálech a bioceramických materiálech. Tento článek se zaměří na třetí typ biomedicínských materiálů - materiály Medical Metal. Materiály lékařských kovů hrají nesmírně důležitou roli v oblasti moderní medicíny. S jejich jedinečnými mechanickými vlastnostmi a biokompatibilitou se široce používají v mnoha oborech, jako jsou ortopedie, kardiovaskulární, stomatologie a chirurgie. Tento článek bude podrobně diskutovat o definici, klasifikaci, stavu aplikace a budoucí vývojový trend materiálů Medical Metal a shrnutí jejich příspěvků v lékařské oblasti. 01 MEDICKÁNÍ MATERIÁLY
Materiály lékařských kovů se vztahují na kovy a jejich slitiny speciálně používané v lékařské oblasti. Obvykle se používají k výrobě zdravotnických prostředků a implantátů, které jsou v přímém kontaktu s lidským tělem, jako jsou umělé klouby, fixační zařízení zlomeniny, srdeční chlopně, dentální implantáty atd. Mezi jeho jedinečné požadavky patří hlavně: dobré mechanické vlastnosti, biokompatibilita, odolnost proti korozi a stabilita. Mechanické vlastnosti jsou základní požadavky materiálů z lékařských kovů. Musí mít dostatečnou sílu a houževnatost, aby odolaly různým fyzickým stresem uvnitř i vně lidského těla. Biokompatibilita je klíčovým faktorem pro zajištění bezpečného používání kovových materiálů v lidském těle. Materiály s dobrou biokompatibilitou nezpůsobí zjevnou imunitní odpověď, zánětlivou odpověď nebo jiné nežádoucí fyziologické reakce při kontaktu s biologickými tkáněmi. Odolnost proti korozi je důležitým ukazatelem materiálů pro lékařské kovy, protože vnitřní prostředí lidského těla je složité a korozivní. Tělesné tekutiny v lidském těle jsou bohaté na různé ionty a molekuly a tyto chemikálie mohou korodovat kovy. Proto musí lékařské kovové materiály zůstat stabilní v takovém prostředí a ne podstoupit elektrochemickou korozi.
02 Klasifikace lékařských kovových materiálů
Materiály lékařských kovů lze rozdělit hlavně na nerezovou ocel, titan a jeho slitiny, slitiny kobalt-chromia, drahých kovů a slitin hořčíku podle jejich chemických složení a aplikačních scénářů.
1 nerezová ocel
Nerezová ocel je jedním z prvních kovových materiálů používaných v lékařské oblasti a má dobré mechanické vlastnosti a odolnost proti korozi. 316L nerezová ocel je zvláště běžná u lékařských aplikací kvůli nízkému obsahu uhlíku a přidaným molybdenem. Běžně se používá k výrobě chirurgických nástrojů, kostních desek a šroubů. Přestože je nerezová ocel relativně levná a má dobrou zpracovatelnost, její odolnost proti korozi a biokompatibilita je třeba v dlouhodobých implantátových aplikacích stále zlepšit.
2 titan a jeho slitiny
Titaniová slitina je jedním z nejpoužívanějších materiálů pro lékařské kovy. Titan má nízkou hustotu, vysokou pevnost, dobrou odolnost proti korozi a podobný elastický modul jako lidská kostní tkáň, takže se široce používá v ortopedických implantátech, jako jsou nahrazení kyčle a kolena. Ti -6 al -4 V je nejběžnější titanová slitina a stala se preferovaným materiálem pro ortopedickou chirurgii díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem a biokompatibilitě. Jednou z nevýhod slitin titanu je však vysoká cena a potíže při zpracování.
3 slitiny kobalt-chromia
Slitiny kobalt-chromia mají extrémně vysokou pevnost a vynikající odolnost proti opotřebení a jsou vhodné pro zdravotnické prostředky, které potřebují odolávat vysokým zatížením a opotřebení po dlouhou dobu, jako jsou umělé klouby a zubní výplně. Vysoká tvrdost a korozní odolnost slitin kobalt-chromia jí dává výhodu v oblasti implantátů, ale jeho vysoký elastický modul může vést k „účinku na stresový stínění“, to znamená, že implantát má příliš mnoho stresu a snižuje zátěž na okolní kostní tkáni, což může ovlivnit zdravý růst kostí.
4 drahé kovy
Jako je zlato, stříbro, platina atd., Vzhledem k jejich vynikající biokompatibilitě a odolnosti proti korozi se často používají v některých zvláštních lékařských aplikacích, jako jsou elektrody kardiostimulátoru a materiály pro obnovení zubů. Avšak vzhledem k jejich vysokým cenám a omezeným mechanickým vlastnostem podléhá použití drahých kovů určitým omezením.
5 slitiny hořčíku
Slitina hořčíku je nový typ biologicky rozložitelného kovového materiálu. Stává se výzkumným hotspotem díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem a biokompatibilitě. Hustota a elastický modul hořčíku jsou podobné hustotě lidských kostí. Může být postupně degradován v těle a nakonec absorbován tělem, aby se vyhnul potřebě sekundární chirurgie k jeho odstranění. Rychlá degradabilita a uvolňování slitin hořčíku však musí být stále ještě více vyřešeny.
03 Aplikace lékařských kovových materiálů
Materiály lékařských kovů se široce používají v různých lékařských oborech kvůli jejich vynikajícímu výkonu, včetně ortopedie, kardiovaskulárních, stomatologických, neurochirurgií a dalších chirurgických polí.
1 ortopedické aplikace
V oblasti ortopedie se materiály lékařských kovů používají hlavně k výrobě fixačních zařízení pro zlomeniny, umělé klouby, fixační zařízení páteře atd. Titanové slitiny se široce používají v nahrazení kyčle a kolena kvůli jejich vynikající biokompatibilitě a mechanickým vlastnostem. Slitiny kobalt-chromia se často používají na povrchu umělých kloubů kvůli jejich odolnosti proti opotřebení a vysoké tvrdosti. V posledních letech výzkumný průběh slitin hořčíku prokázal svůj potenciál jako materiál fixace kostí, zejména při léčbě dětských zlomenin, což může zabránit potřebě sekundární chirurgie.
2 kardiovaskulární aplikace
V kardiovaskulárním poli se slitiny nerezové oceli a kobalt-chrom často používají k výrobě implantátů, jako jsou vaskulární stenty a srdeční chlopně. Vaskulární stenty musí mít vysokou pevnost, odolnost proti korozi a dobrou biokompatibilitu, aby se zabránilo restenóze nebo zablokování krevních cév. Stenty z nerezové oceli byly kdysi široce používány kvůli jejich nízkým nákladům a snadnému zpracování, ale protože mohou způsobit restenózu ve stentu, většina materiálů stentu se v současné době obrací na kobalt-chromiové slitiny nebo stenty potažené drogami.
3 zubní aplikace
V zubním poli se titan a jeho slitiny široce používají v dentálních implantátech, protože mají dobrou biokompatibilitu a mohou tvořit silnou kostní vazbu v alveolární kosti. Kromě toho se slitiny kobalt-chromia také široce používají v materiálech pro obnovení zubních restaurátor, jako jsou koruny a mosty kvůli jejich odolnosti proti korozi a odolnosti proti opotřebení.
4 další chirurgické aplikace
Materiály lékařských kovů se také široce používají v jiných chirurgických polích, jako jsou opravné destičky lebky v neurochirurgii, protézy v plastické chirurgii a výroba chirurgických nástrojů. Nerezová ocel je stále hlavním materiálem pro výrobu chirurgických nástrojů díky svým dobrým mechanickým vlastnostem a odolnosti proti korozi.
04 Budoucí vyhlídky a shrnutí
Materiály lékařských kovů mají nenahraditelnou polohu v moderní medicíně. S neustálým rozvojem vědy a technologií a rostoucím požadavkem lidí na lékařské účinky se budou nadále vyvíjet materiály Medical Metal, aby splňovaly výzvy různých lékařských potřeb. Budoucí výzkum se zaměří na zlepšení biokompatibility, optimalizaci mechanických vlastností, vývoji nových materiálů a dosažení multifunkčnosti, aby pacientům poskytlo bezpečnější a účinnější možnosti léčby. Stručně řečeno, vývoj materiálů pro lékařské kovy závisí nejen na pokroku vědy o materiálech a inženýrství, ale musí být také křížově integrován s biomedicínou, klinickou medicínou a dalšími disciplínami, aby vytvořil komplexní výzkumnou platformu. V budoucnu, se vznikem více nových materiálů a technologií, budou materiály Medical Metal Materials vykazovat široké vyhlídky na aplikaci ve více oborech a přispějí k lékařskému pokroku a lidskému zdraví.