Inwentarz materiałów medycznych

Zgodnie z klasyfikacją materiałów biomedycznych poprzednie dwa artykuły widzenia opracowały materiały polimerowe i materiały bioceramiczne. Ten artykuł skupi się na trzecim rodzaju materiałach biomedycznych - materiałach medycznych. Materiały medyczne odgrywają niezwykle ważną rolę w dziedzinie współczesnej medycyny. Dzięki ich unikalnym właściwościom mechanicznym i biokompatybilności są one szeroko stosowane w wielu dziedzinach, takich jak ortopedia, sercowo -naczyniowe, stomatologia i operacja. W tym artykule szczegółowo omówiono definicję, klasyfikację, status aplikacji i przyszły trend rozwoju materiałów metali medycznych oraz podsumowuje ich wkład w dziedzinie medycyny. 01 Materiały medyczne medyczne
Materiały metali medycznych odnoszą się do metali i ich stopów specjalnie stosowanych w dziedzinie medycyny. Zazwyczaj są one stosowane do produkcji urządzeń medycznych i implantów, które są w bezpośrednim kontakcie z ludzkim ciałem, takim jak sztuczne stawy, urządzenia utrwalania pęknięć, zawory serca, implanty dentystyczne itp. Jego unikalne wymagania obejmują głównie: dobre właściwości mechaniczne, biokompatybilność, odporność na korozję i stabilność. Właściwości mechaniczne to podstawowe wymagania materiałów metali medycznych. Muszą mieć wystarczającą siłę i wytrzymałość, aby wytrzymać różne stresy fizyczne wewnątrz ludzkiego ciała i poza nim. Biokompatybilność jest kluczowym czynnikiem zapewniającym bezpieczne wykorzystanie materiałów metalowych w ludzkim ciele. Materiały o dobrej biokompatybilności nie spowodują oczywistej odpowiedzi immunologicznej, odpowiedzi zapalnej ani innych niepożądanych reakcji fizjologicznych w kontakcie z tkankami biologicznymi. Odporność na korozję jest ważnym wskaźnikiem medycznych materiałów metali, ponieważ wewnętrzne środowisko ludzkiego ciała jest złożone i żrące. Płyny ustrojowe w ludzkim ciele są bogate w różne jony i cząsteczki, a te chemikalia mogą korodować metale. Dlatego materiały metalowe medyczne muszą pozostać stabilne w takim środowisku i nie podlegać korozji elektrochemicznej.
02 Klasyfikacja materiałów metali medycznych
Materiały metalowe medyczne można podzielić głównie na stal nierdzewną, tytan i jego stopy, stopy kobaltu-chromowe, metale szlachetne i stopy magnezu zgodnie z ich składem chemicznym i scenariuszami zastosowania.
1 stal nierdzewna
Stal nierdzewna jest jednym z najwcześniejszych materiałów metalowych stosowanych w polu medycznym i ma dobre właściwości mechaniczne i odporność na korozję. Stal nierdzewna 316L jest szczególnie powszechna w zastosowaniach medycznych ze względu na niską zawartość węgla i dodatkową molibden. Jest powszechnie stosowany do produkcji instrumentów chirurgicznych, płyt kostnych i śrub. Chociaż stal nierdzewna jest stosunkowo tania i ma dobrą możliwość przetwarzania, jego odporność na korozję i biokompatybilność nadal wymagają poprawy w długoterminowych zastosowaniach implantów.
2 tytan i jego stopy
Stop tytanowy jest jednym z najczęściej używanych materiałów metali medycznych. Tytan ma niską gęstość, wysoką wytrzymałość, dobrą odporność na korozję i podobny moduł sprężystości do ludzkiej tkanki kostnej, więc jest szeroko stosowany w implantach ortopedycznych, takich jak wymiana bioder i kolan. Ti -6 al -4 V jest najczęstszym stopem tytanu i stał się preferowanym materiałem do operacji ortopedycznej ze względu na jego doskonałe właściwości mechaniczne i biokompatybilność. Jednak jedną z wad stopów tytanowych jest jego wysoka cena i trudności w przetwarzaniu.
3 stopy kobalt-chrom
Stopy kobalt-chromowe mają wyjątkowo wysoką wytrzymałość i doskonałą odporność na zużycie i są odpowiednie dla urządzeń medycznych, które muszą wytrzymać wysokie obciążenia i zużycie przez długi czas, takie jak sztuczne stawy i uzupełnienia dentystyczne. Wysoka twardość i odporność na korozję stopów kobaltu-chromu nadają mu przewagę w dziedzinie implantów, ale jego wysoki moduł sprężystości może prowadzić do „efektu osłonięcia naprężenia”, to znaczy implanty ma zbyt duży stres, zmniejszając obciążenie otaczającej tkanki kostnej, co może wpływać na zdrowy wzrost kości.
4 metale szlachetne
Takie jak złoto, srebro, platyna itp., Ze względu na ich doskonałą biokompatybilność i odporność na korozję, są często stosowane w niektórych specjalnych zastosowaniach medycznych, takich jak elektrody stymulatora i materiały do ​​odbudowy dentystycznej. Jednak ze względu na ich wysokie ceny i ograniczone właściwości mechaniczne stosowanie metali szlachetnych podlega pewnym ograniczeniom.
5 stopów magnezu
Stop magnezowy to nowy rodzaj biodegradowalnego materiału metalu. Staje się hotspotem badawczym ze względu na doskonałe właściwości mechaniczne i biokompatybilność. Gęstość i elastyczny moduł magnezu są podobne do ludzkich kości. Można go stopniowo degradować w ciele i ostatecznie wchłonąć przez ciało, unikając potrzeby operacji wtórnej w celu jego usunięcia. Jednak szybka degradowalność i uwalnianie wodoru stopów magnezu nadal muszą zostać rozwiązane.
03 Zastosowanie materiałów metali medycznych
Materiały metali medycznych są szeroko stosowane w różnych dziedzinach medycznych ze względu na ich doskonałą wydajność, w tym ortopedię, sercowo -naczyniowe, stomatologię, neurochirurgię i inne dziedziny chirurgiczne.
1 Zastosowania ortopedyczne
W dziedzinie ortopedii materiały metali medycznych są wykorzystywane głównie do produkcji urządzeń do utrwalania pęknięć, sztucznych stawów, urządzeń do fiksacji kręgosłupa itp. Stopy tytanowe są szeroko stosowane w wymianie bioder i kolan ze względu na ich doskonałą biokompatybilność i właściwości mechaniczne. Stopy kobalt-chromowe są często stosowane na powierzchni sztucznych stawów ze względu na ich odporność na zużycie i wysoką twardość. W ostatnich latach postęp badań stopów magnezu wykazał swój potencjał jako materiał utrwalania kości, szczególnie w leczeniu złamań pediatrycznych, które mogą uniknąć potrzeby operacji wtórnej.
2 aplikacje sercowo -naczyniowe
W polu sercowo-naczyniowym stal nierdzewna i stopy kobalt-chromowe są często stosowane do produkcji implantów, takich jak stenty naczyniowe i zawory serca. Stenty naczyniowe muszą mieć wysoką wytrzymałość, odporność na korozję i dobrą biokompatybilność, aby zapobiec ponownemu ponowne odtworzenie lub zablokowanie naczyń krwionośnych. Stenty ze stali nierdzewnej były kiedyś szeroko stosowane ze względu na ich niski koszt i łatwe przetwarzanie, ale ponieważ mogą powodować restenozę na stent, większość materiałów stentowych zwraca się obecnie do stopów kobalt-chromowych lub stentów pokrytych lekiem.
3 zastosowania dentystyczne
Na polu dentystycznym tytan i jego stopy są szeroko stosowane w implantach dentystycznych, ponieważ mają dobrą biokompatybilność i mogą tworzyć silne wiązanie kości w kości pęcherzykowej. Ponadto stopy kobalt-chromowe są również szeroko stosowane w materiałach przywracania dentystycznych, takich jak korony i mosty ze względu na ich odporność na korozję i odporność na zużycie.
4 inne zastosowania chirurgiczne
Materiały metalowe medyczne są również szeroko stosowane w innych dziedzinach chirurgicznych, takich jak płytki naprawcze czaszki w neurochirurgii, protez w chirurgii plastycznej i produkcja instrumentów chirurgicznych. Stal nierdzewna jest nadal głównym materiałem do produkcji instrumentów chirurgicznych ze względu na dobre właściwości mechaniczne i odporność na korozję.
04 Przyszłe perspektywy i podsumowanie
Materiały metalowe medyczne mają niezastąpioną pozycję we współczesnej medycynie. Dzięki ciągłemu postępowi nauki i technologii oraz rosnącym wymaganiom osób w zakresie efektów medycznych, materiały medyczne medyczne będą nadal rozwijać się, aby sprostać wyzwaniom różnych potrzeb medycznych. Przyszłe badania koncentrują się na poprawie biokompatybilności, optymalizacji właściwości mechanicznych, opracowaniu nowych materiałów i osiągnięciu wielofunkcyjności w celu zapewnienia pacjentom bezpieczniejszych i bardziej skutecznych opcji leczenia. Podsumowując, rozwój materiałów metali medycznych zależy nie tylko od postępu materiałów i inżynierii materiałowej, ale także musi być zintegrowany z biomedycyną, medycyną kliniczną i innymi dyscyplinami, aby utworzyć kompleksową platformę badawczą. W przyszłości, wraz z pojawieniem się większej liczby nowych materiałów i technologii, medyczne materiały metalu pokaże szerokie perspektywy zastosowań w większej liczbie dziedzin i wnieśli większy wkład w postęp medyczny i zdrowie ludzi.