I. Definizzjoni u Applikazzjonijiet ta' Materjali Mediċi tal-Metall
Materjali tal-metall mediċi, magħrufa wkoll bħala materjali tal-metall tal-impjanti kirurġiċi, jintużaw primarjament għal dijanjosi, trattament, u sostituzzjoni jew titjib tat-tessuti fil-ġisem tal-bniedem. Matul l-aħħar 20 sena, filwaqt li l-iżvilupp ta 'materjali mediċi tal-metall kien aktar bil-mod minn dak ta' materjali bijomediċi bħal polimeri, komposti, ibridi, u derivattivi, joffru proprjetajiet insostitwibbli numerużi li materjali mediċi oħra ma jistgħux jaqblu, inklużi qawwa għolja, toughness tajba, reżistenza għall-għeja tal-flessjoni u proprjetajiet ta 'proċessar eċċellenti. Huma l-aktar materjali ta' impjanti li jġorru t-tagħbija-użati f'applikazzjonijiet kliniċi. Bl-iżvilupp tat-teknoloġija tal-istampar 3D tal-metall, materjali mediċi tal-metall kisbu applikazzjoni usa ', bl-aktar applikazzjonijiet importanti inklużi pjanċi ta' fissazzjoni tal-ksur, viti, ġonot artifiċjali u impjanti dentali.
II. Materjali Mediċi tal-Metall Użati Komunement
Il-materjali tal-metall prinċipali użati f'applikazzjonijiet mediċi kliniċi jinkludu azzar li ma jissaddadx, ligi tal-kobalt, ligi tat-titanju, ligi tal-memorja tal-forma, metalli prezzjużi, u metalli puri bħal tantalu, nijobju u żirkonju.
1. Stainless Steel
L-istainless steel mediku (Stainless Steel bħala Materjal Bijomediku) huwa liga reżistenti għall-korrużjoni-ibbażata fuq il-ħadid- u waħda mill-ewwel liegi bijomediċi żviluppati. Huwa kkaratterizzat minn faċilità ta 'proċessar u spiża baxxa. Li tħalli xogħol kiesaħ jifforma l-istainless steel mhux biss tgħolli s-saħħa tar-rendiment iżda wkoll isaħħaħ il-liga kontra s-sadid, li mbagħad tnaqqas l-odds ta 'settjar ta' ksur tal-għeja. Meta tħares lejn il-mikrostruttura, l-istainless steel jingħaqdu bħala gradi awstenitiċi, ferritiċi, martensitiċi, jew preċipitazzjoni-mwebbsa. Ebda sorpriża, dawn l-azzar saru tagħmir standard fid-dinja medika; issibhom falsifikati fi skieken kirurġiċi, is-sub-rail fuq xafra tal-imqass, ix-xedaq ta' hemostat, u l-korp ta' labra vojta. Lil hinn mill-istrumenti tal-idejn, l-istainless steel iservu wkoll f'applikazzjonijiet impjantabbli, inklużi ġonot artifiċjali, fissaturi tal-pjanċa u bil-kamin, appoġġi tal-archwire ortodontiċi, u housings tal-valvi ta 'apparati mekkaniċi tal-valvi tal-qalb. Fost dawn il-metodi ta' utilità, jiddominaw il-gradi awstenitiċi ta' 316L u 317L, li għandhom kontenut ta' karbonju żejjed-baxx biex jimminimizzaw il-preċipitazzjoni tal-karbur tal-konfini tal-qamħ. L-ispeċifikazzjoni bil-miktub għal dawn il-ligi ġiet ippubblikata għall-ewwel darba fir-reviżjoni tal-1987 tal-istandard ISO għal materjali metalliċi impjantabbli, ISO 5832 u ISO 7153. Wara l-korpus internazzjonali, standard nazzjonali f'pajjiżi, GB 12417, ġie abbozzat fl-1990 u adottat fl-1991.
Il-bijokompatibilità u kwistjonijiet relatati tal-istainless steel mediku jikkonċernaw primarjament reazzjonijiet tat-tessuti kkawżati minn dissoluzzjoni tal-jone tal-metall minħabba korrużjoni jew xedd wara l-impjantazzjoni. Dejta klinika estensiva turi li l-korrużjoni tal-istainless steel mediku tirriżulta fi stabbiltà fqira tal-impjanti fit-tul-. Barra minn hekk, id-densità u l-modulu elastiku tiegħu jvarjaw b'mod sinifikanti minn dawk tat-tessut iebes tal-bniedem, li jirriżulta f'kompatibilità mekkanika fqira. Il-korrużjoni tista 'tikkawża li jonji tal-metall jew komposti oħra jidħlu fit-tessuti tal-madwar jew fil-ġisem kollu, potenzjalment iwasslu għal reazzjonijiet istoloġiċi avversi bħal edema, infezzjoni u nekrożi tat-tessuti, li jirriżultaw f'uġigħ u reazzjonijiet allerġiċi. B'mod partikolari, ix-xoljiment tal-jone tan-nikil mill-istainless steel jista 'jikkawża bidliet patoloġiċi serji (l-istainless steel mediku awstenitiku użat komunement fih madwar 10% nikil). F'dawn l-aħħar snin, azzar li ma jissaddadx mediku baxx-nikil u nikil-b'xejn ġew żviluppati u applikati gradwalment.
2. Ligi tal-Kobalt
Ligi tal-kobalt (ligi bbażati fuq Ko- bħala materjali bijomediċi) huma wkoll komunement użati f'applikazzjonijiet mediċi. Meta mqabbla ma 'l-istainless steel, huma aktar adattati għall-manifattura ta' impjanti fit-tul-suġġetti għal tagħbijiet eżiġenti fil-ġisem, b'reżistenza għall-korrużjoni 40 darba akbar mill-istainless steel. L-ewwel liga tal-metall tal-kobalt-inġinerija apposta għall-mediċina kienet kobalt–kromju–molibdenu, taħlita li tkessaħ għal struttura awstenitika stabbli. Imbagħad, fl-aħħar tas-snin sebgħin, ħarġet żieda qawwija ta 'għażliet ġodda, notevolment kobalt-nikil-kromju-aluminju-tungstenu-mutant tal-ħadid maħdum li juri reżistenza superjuri għall-għeja, u l-varjant MP35N, li jżomm qalba ta' kobalt-nikil-kromju-aluminju iżda li jwaqqa' kumpless b'mod multifażi termostrutturali. Matriċi awstenitika aktar ħafifa tal-kobalt klinika u varjanti tal-kobalt-nikil minn dakinhar eċċellaw fl-inġinerija prostetika.Huma jsawru z-zkuk u t-tazzi tal-ġenbejn artifiċjali bbażati fuq il-kobalt-kromju Mo-, l-uċuħ artikolari ta 'l-irkopptejn tal-liga tal-kobalt-kromju, u apparati ta' rbit ortopediku, li jinkludu kisi għal ksur mhux stabbli, viti tal-ħjata tat-traffiku-, u pinnijiet tal-għadam imwaħħla{{2}. Bħalissa, il-ligi tal-aluminju fondut tal-kobalt-kromju- huma l-aktar użati u huma inkorporati fl-istandard ISO 5582/4. Fl-1990, pajjiżi inkludaha fl-istandard nazzjonali GB12417.
Ligi tal-kobalt tipikament jibqgħu fi stat passiv fil-ġisem tal-bniedem, rarament jissaddad. Meta mqabbel mal-istainless steel, il-film passiv tagħhom huwa aktar stabbli u reżistenti għall-korrużjoni-. Huma joffru wkoll l-aħjar reżistenza għall-ilbies tal-materjali kollha tal-metall mediku, ġeneralment maħsub li ma jipproduċi l-ebda reazzjonijiet istoloġiċi notevoli wara l-impjantazzjoni. Madankollu, minħabba l-ispiża għolja tagħhom, ġonot tal-ġenbejn artifiċjali magħmulin minn ligi tal-kobalt juru rata għolja ta 'tillaxka in vivo minħabba r-rilaxx ta' joni Co u Ni ikkawżat minn xedd u korrużjoni tal-metall. Barra minn hekk, l-elementi Co u Ni preċipitati jippreżentaw sfidi bijoloġiċi, bħal allerġeniċità severa, li tista 'faċilment tikkawża nekrożi taċ-ċelluli u tat-tessuti in vivo, li twassal għal uġigħ, tillaxka tal-ġogi, u għarqa. Konsegwentement, l-applikazzjoni tagħhom kienet limitata. F'dawn l-aħħar snin, intużaw tekniki ta 'modifika tal-wiċċ biex itejbu l-proprjetajiet tal-wiċċ tal-ligi tal-kobalt, u jtejbu b'mod effettiv l-effettività klinika tagħhom.
3. Ligi tat-titanju
Ligi bbażati fuq Ti- bħala materjali bijomediċi huma fost l-aktar metalli bijokompatibbli magħrufa. Sa mill-1940, titanju u ligi tat-titanju gradwalment kisbu applikazzjoni fil-mediċina klinika. Fl-1951, il-bnedmin bdew jużaw titanju pur biex jagħmlu pjanċi tal-għadam u viti. F'nofs -1970s, it-titanju u l-ligi tat-titanju bdew jiksbu applikazzjoni medika mifruxa, u saru wieħed mill-materjali mediċi l-aktar promettenti. Bħalissa, it-titanju u l-ligi tat-titanju jintużaw primarjament fl-ortopedija, partikolarment fir-rikostruzzjoni tar-riġlejn u l-kranju. Jintużaw biex jagħmlu diversi apparati ta 'fissazzjoni ta' ksur, ġonot artifiċjali, brieret tal-kranju u dura mater, valvi tal-qalb artifiċjali, snien, gomom, ċrieki ta 'żamma, u kuruni. Il-liga tat-titanju l-aktar użata f'applikazzjonijiet mediċi hija TC4 (Ti-6Al-4V). Din il-liga għandha + struttura b'żewġ fażijiet f'temperatura tal-kamra. Is-saħħa tagħha u proprjetajiet mekkaniċi oħra jistgħu jittejbu b'mod sinifikanti permezz ta 'trattament tas-soluzzjoni u tixjiħ.
Id-densità tat-titanju u l-ligi tiegħu hija bejn wieħed u ieħor 4.5 g/cm³, bejn wieħed u ieħor nofs dik ta 'l-istainless steel u l-ligi tal-kobalt, toqrob dik tat-tessut iebes tal-bniedem. Barra minn hekk, il-bijokompatibilità, ir-reżistenza għall-korrużjoni u r-reżistenza għall-għeja tagħhom jaqbżu dawk tal-istainless steel u l-ligi tal-kobalt, li jagħmluhom bħalissa l-aqwa materjali mediċi tal-metall. L-affinità tat-titanju u l-ligi tiegħu għall-ġisem tal-bniedem ġejja mill-film ta 'passivazzjoni dens ta' ossidu tat-titanju (TiO2) fuq l-uċuħ tagħhom, li, wara l-impjantazzjoni, jinduċi d-depożizzjoni ta 'jonji tal-kalċju u fosfru fil-fluwidi tal-ġisem biex jiffurmaw apatite. Dan juri ċertu grad ta 'bijoattività u twaħħil tal-għadam, li jagħmilhom partikolarment adattati għall-impjantazzjoni intraosseous. Madankollu, l-iżvantaġġi tat-titanju u l-ligi tiegħu huma l-ebusija baxxa tagħhom u r-reżistenza fqira għall-ilbies. Jekk iseħħ xedd, il-film tal-ossidu l-ewwel jinqered, segwit mir-rilaxx ta 'prodotti tal-korrużjoni tal-partiċelli tal-ilbies li jidħlu fit-tessut uman. B'mod partikolari, il-vanadju tossiku (V) fil-liga Ti-6Al-4V jista' jikkawża falliment tal-impjant. Biex tittejjeb ir-reżistenza għall-ilbies tat-titanju u l-ligi tiegħu, aminazzjoni tal-jone f'temperatura għolja jew impjantazzjoni tal-joni jistgħu jintużaw biex itejbu r-reżistenza għall-ilbies tal-wiċċ tagħhom. F'dawn l-aħħar snin, ġew żviluppati xi ligi tat-titanju ġodda (prinċipalment ligi tat-tip), li kollha jiffokaw fuq it-tnaqqis ta 'elementi li huma ta' ħsara għall-ġisem tal-bniedem, li jtejbu b'mod effettiv il-bijokompatibilità tal-ligi tat-titanju.
4. Ligi tal-Memorja tal-Forma
Ir-riċerka dwar il-ligi tal-memorja tal-forma medika (SMAs) bħala materjali bijomediċi bdiet fis-snin sebgħin u malajr kisbet applikazzjoni mifruxa. L-SMA l-aktar użata fil-prattika klinika hija n-nikil-titanju SMA. It-temperatura ta 'rkupru tal-memorja tal-forma ta' SMAs mediċi hija ta '36 ± 2 grad, li taqbel mat-temperatura tal-ġisem tal-bniedem u turi bijokompatibilità komparabbli għal-ligi tat-titanju. Madankollu, minħabba li l-SMAs fihom ammont kbir ta 'nikil, trattament mhux xieraq tal-wiċċ jista' jikkawża li jonji tan-nikil jinfirxu u jippenetraw it-tessuti tal-madwar, u jikkawża nekrożi taċ-ċelluli u tat-tessuti. SMAs mediċi jintużaw primarjament fil-kirurġija plastika u fid-dentistrija. Stents li jespandu waħedhom-, partikolarment stents kardjovaskulari, huma eżempju ewlieni tal-applikazzjoni tagħhom.
5. Metalli Prezzjużi u Metalli Puri: Tantalu, Nijobju, u Żirkonju
Metalli prezzjużi mediċi jirreferu għal deheb, fidda, platinu, u l-ligi tagħhom użati bħala materjali bijomediċi. Metalli prezzjużi għandhom bijokompatibilità eċċellenti, ossidazzjoni qawwija u reżistenza għall-korrużjoni, stabbiltà fiżika u kimika unika, karatteristiċi ta 'proċessar eċċellenti, u mhumiex-tossiċi għat-tessut uman. Jintużaw fir-restawr tas-snien, tiswijiet kranjali, apparati elettroniċi impjantabbli, proteżi newrali, apparati ta 'stimulazzjoni tan-nervituri awrikali u dijaframmatiċi, apparati tan-nervituri viżwali, u elettrodi pacemaker.
Tantalu għal restawr dentali għandu stabbiltà kimika eċċellenti u reżistenza għall-korrużjoni fiżjoloġika. L-ossidu tat-tantalu huwa essenzjalment mhux assorbit u mhux-tossiku. Tantalu jista 'jiġi kkombinat ma' metalli oħra mingħajr ma ssir ħsara lill-film tal-ossidu tal-wiċċ. Fil-klinika ta' kuljum jidher li huwa possibbli li l-metalli jiġu marbuta filwaqt li jiġi evitat it-tfixkil tas-saff ta' ossidu kontinwu li passivives l-uċuħ tagħhom. Minħabba li t-tantalu, nijobju u żirkonju juru kemm profili ta' mikrostruttura kif ukoll ta' reattività allinjati mill-qrib ma' dawk tat-titanju, ġew evalwati għal diversi applikazzjonijiet ta' impjanti, li jvarjaw minn tilqim tal-għadam strumentat u għeruq dentali miżmuma bil-kamin sa sezzjonijiet taċ-ċappetti ta' dentaturi li jistgħu jitneħħew, ħajt irqiq{{6}tal-ħajt vaskulari rqiq bħal stents vaskulari b'temperatura totali{7}moduli ta' spettru totali {7} qlub artifiċjali. Madankollu, l-insegwiment ta 'dawn il-metalli fil-prattika ta' rutina għadu limitat; ir-raffinament inerenti tagħhom u l-ekonomija tal-fabbrikazzjoni jpoġġuhom lil hinn sew mill-baġits tal-biċċa l-kbira tal-marġini tal-impjanti.
