Analisis Bahan Bersama Buatan: Logam implan perubatan? Polimer? Seramik?

2. Bahan logam

Bahan logam digunakan secara meluas dalam sendi buatan kerana sifat mekanik mereka yang baik, kemudahan pemprosesan dan kestabilan. Bahan logam utama termasuk keluli tahan karat, aloi berasaskan kobalt, aloi titanium, dan logam tantalum.

Aloi titanium


Titanium adalah logam struktur penting yang dibangunkan pada tahun 1950 -an. Aloi titanium pertama yang digunakan ialah aloi Ti-6al-4v yang berjaya dibangunkan pada tahun 1954 di Amerika Syarikat, yang menjadi aloi ace dalam industri aloi titanium kerana rintangan haba, kekuatan, keplastikan, ketangguhan, kebolehgunaan, kebolehkerjaan, kakisan, hakisan rintangan dan biokompatibiliti. Pada tahun 1950-an, ia telah dibangunkan sebagai bahan enjin dan bahan badan pesawat, dan aplikasi utamanya dalam industri ini dicirikan oleh kekuatan tinggi, kepekaan yang tinggi, ketangguhan yang tinggi dan toleransi kerosakan logam yang tinggi. Pada masa ini, piawaian domestik untuk aloi Ti-6Al-4V untuk sendi buatan adalah YY 0117.2-2005.

Keluli tahan karat

Keluli tahan karat adalah bahan pertama yang digunakan dalam prostesis bersama buatan, mempunyai ketahanan kakisan dan kekuatan mekanikal tertentu, tetapi mengandungi unsur-unsur seperti Ni mempunyai kesan teratogenik, tidak sesuai untuk jangka panjang di dalam badan 1, di samping itu, bahan keluli tahan karat Sendiri tidak aktif secara biologi, sukar untuk membentuk ikatan yang stabil dan pepejal dengan tisu tulang. Oleh itu, dalam bahan bersama buatan, keluli tahan karat secara beransur-ansur digantikan oleh aloi dan aloi titanium berasaskan kobalt. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, penggunaan klinikal aloi dan aloi titanium berasaskan kobalt sebagai bahan prostesis bersama buatan.

Berbanding dengan keluli tahan karat, filem passivation aloi berasaskan kobalt lebih stabil dan mempunyai rintangan kakisan yang lebih baik. Kelemahannya terutamanya termasuk larutan plasma CO dan Ni yang disebabkan oleh karat geseran logam, yang merangsang rembesan sitokin 0pg dan bahan lain2 dan menyebabkan nekrosis sel tulang dan tisu dalam vivo, sehingga menyebabkan komplikasi seperti melonggarkan sendi pesakit dan tenggelam prostesis bersama.

Aloi Cobalt-Chromium


Aloi Cobalt-Chromium adalah aloi keras yang tahan terhadap pelbagai jenis haus dan kakisan serta pengoksidaan suhu tinggi. Ia biasanya dirujuk sebagai aloi Cobalt-Chromium-Tungsten (Molybdenum) atau aloi Stearic (Stearic Alloy dicipta oleh Amerika Elwood Hayness pada tahun 1907). Aloi berasaskan kobalt dibuat dengan kobalt sebagai komponen utama dan mengandungi sejumlah besar nikel, kromium, tungsten dan sejumlah kecil molibdenum, niobium, tantalum, titanium, lanthanum dan unsur-unsur aloi lain.


Kobalt dan kromium adalah dua elemen asas aloi berasaskan kobalt, sementara penambahan molibdenum memberikan gandum yang lebih baik dan kekuatan yang lebih tinggi selepas pemutus atau penempaan. Aloi Cobalt-Chromium-Molybdenum pada dasarnya dibahagikan kepada dua kategori: satu adalah aloi Cocrmo, yang biasanya dilemparkan produk, dan yang lain adalah aloi conicrmo, yang biasanya (panas) dipalsukan untuk pemesinan ketepatan. Produk bersama buatan biasanya digunakan sebagai aloi cocrmo cast, dan implan berkaitan pergigian juga boleh dihasilkan. Pada masa ini, standard domestik untuk pemutus aloi Cocrmo adalah YY 0117.3-2005.

Bahan logam tantalum berliang

Bahan tantalum berliang adalah jenis bahan implan ortopedik baru yang telah muncul baru -baru ini. Kerana histocompatibility yang baik, keliangan tinggi, pekali geseran permukaan yang tinggi dan modulus elastik yang rendah, ia telah diiktiraf sebagai bahan implan ortopedik yang ideal. Struktur liang logam tantalum berliang adalah serupa dengan trabeculae tulang yang cansellous, dengan struktur liang yang disambungkan tiga dimensi, yang sangat sesuai untuk kemasukan panjang tisu tulang; Modulus elastiknya sepadan dengan modulus elastik tisu tulang di tapak implantasi, mengelakkan kesan pelekat tekanan. Tantalum berliang secara kimia stabil dalam persekitaran cecair badan dan mempamerkan biokompatibiliti yang sangat baik. Banyak kelebihan logam tantalum berliang telah membawa kepada peningkatan minat dan penggunaannya yang meluas dalam aplikasi klinikal.


Sumber Imej: Internet

Data awam menunjukkan bahawa pasaran peranti perubatan berkembang pada CAGR sebanyak 5.6% dari 2018-2024 (Sumber: Firestone Creations). Dari segi segmentasi, jualan peranti perubatan ortopedik adalah $ 36.5 bilion, menyumbang 9% daripada bahagian peranti perubatan global. Bagaimanakah pemilihan bahan, reka bentuk produk dan penilaian biologi implan ortopedik logam menjadi cabaran mendesak hari ini?

3. Bahan seramik

Dalam bidang perubatan, seramik digunakan sebagai bahan implan bukan sahaja untuk sendi buatan, tetapi juga untuk prostetik lisan. Antaranya, implan pergigian seramik adalah potensi pasaran yang menarik bagi syarikat bahan seramik di seluruh dunia.

Bahan seramik adalah jenis bahan prostetik baru yang muncul selepas logam dan polietilena. Ia digunakan secara meluas kerana biokompatibiliti yang baik dan kadar haus yang rendah. Ia digunakan terutamanya untuk lapisan acetabular, bahagian kepala femoral atau prostesis condyle femoral. Hidangan yang kami gunakan dalam kehidupan juga diperbuat daripada seramik, tetapi bahan seramik yang dipilih untuk prostesis bersama sangat berbeza dari seramik yang digunakan untuk hidangan.

Seramik yang digunakan dalam kehidupan diperbuat daripada tanah liat yang sintered pada suhu tinggi, manakala seramik yang digunakan dalam prostesis bersama diperbuat daripada alumina dan zirkonia kemurnian yang tinggi, dan suhu sintering lebih tinggi dan lebih ketat dikawal. Sendi pinggul buatan, sebaliknya, dibahagikan kepada tiga kategori: seramik-seramik, seramik-polietilena, dan aloi-polietilena, bergantung kepada bahan kepala bola dan cawan acetabular. Perbezaan utama antara seramik-seramik, seramik-polietilena dan aloi-polietilena dicerminkan dalam sifat-sifat mekanikal dan biologi. Bahan-bahan khas dan proses khusus menghasilkan seramik yang kedua-duanya tahan dan keras. Literatur melaporkan bahawa prostesis pinggul yang diperbuat daripada seramik memakai hanya 5 mikron setahun, menjadikannya tahan lama dan pilihan terbaik untuk pesakit muda.

Penggantian bersama buatan telah dianggap sebagai salah satu tonggak utama dalam sejarah pembedahan ortopedik pada abad ke -20, dan asas penciptaan dan perkembangan penggantian bersama terletak pada prostesis bersama. Prosthesis bersama mungkin kelihatan tidak penting, tetapi ia adalah hasil integrasi sains dan teknologi dalam banyak bidang seperti ubat, metalurgi, bahan, bahan kimia, dan mekanik, dan hasil daripada dekad usaha bersama antara pakar bedah ortopedik dan saintis dari bidang yang berbeza. Dengan perkembangan teknologi, bahan -bahan prostetik yang lebih banyak dan lebih baik akan muncul untuk manfaat pesakit, supaya pesakit dapat menyingkirkan penyakit bersama.