Analiza sztucznego wspólnego materiału: Medyczny metal? Polimery? Ceramika?

2. Materiały metalowe

Materiały metaliczne są szeroko stosowane w sztucznych połączeniach ze względu na ich dobre właściwości mechaniczne, łatwość przetwarzania i stabilność. Główne materiały metalowe obejmują stal nierdzewną, stopy na bazie kobaltu, stopy tytanu i metale tantalu.

Stopu tytanu


Tytan jest ważnym metalem strukturalnym opracowanym w latach 50. XX wieku. Pierwszym zastosowanym stopem tytanowym był stop TI-6AL-4V z powodzeniem opracowany w 1954 r. W Stanach Zjednoczonych, który stał się stopem ACE w branży stopu tytanowego ze względu na lepszą odporność na ciepło, siłę, plastyczność, wytrzymałość, formalność, spawalność, korozja Odporność i biokompatybilność. W latach pięćdziesiątych został opracowany jako materiał aero-silnika i nadwozia samolotu, a jego główne zastosowanie w branży charakteryzuje się wysoką wytrzymałością, wysoką plastycznością, wysoką wytrzymałością i wysoką tolerancją na uszkodzenie metalu. Obecnie krajowym standardem stopu TI-6AL-4V dla sztucznych stawów jest YY 0117.2-2005.

Stal nierdzewna

Stal nierdzewna jest pierwszym materiałem stosowanym w sztucznej protezie stawów, ma pewną odporność na korozję i wytrzymałość mechaniczną, ale zawiera elementy takie jak Ni, ma efekt teratogenny, nie nadający się do długoterminowego pobytu w ciele 1, dodatkowo, materiału nierdzewnego materiału stali nierdzewnej Sam nie jest biologicznie aktywny, trudno jest utworzyć stabilne i stałe wiązanie z tkanką kostną. Dlatego w sztucznych materiałach stawowych stal nierdzewna jest stopniowo zastępowana stopami na bazie kobaltu i stopami tytanu. W ostatnich latach kliniczne stosowanie stopów na bazie kobaltu i stopów tytanowych jako sztucznych wspólnych materiałów protezy.

W porównaniu ze stali nierdzewnej folia pasywacyjna stopu na bazie kobaltu jest bardziej stabilna i ma lepszą odporność na korozję. Jego wady obejmują głównie ługowanie osocza CO i Ni spowodowanego korozją tarcia metalu, która stymuluje wydzielanie cytokin 0pg i innych substancji2 i powoduje martwicę komórek kostnych i tkanek in vivo, co prowadzi do powikłań takich jak rozluźnienie stawu pacjenta i zatonięcie wspólnej proteza.

Stop kobalt-chrom


Stop kobaltu-chromowy jest twardym stopem odpornym na różne rodzaje zużycia i korozji, a także na utlenianie w wysokiej temperaturze. Jest powszechnie określany jako stop cobalt-chromum-tungsten (molibdenum) lub stop stearyczny (stop stearyczny został wynaleziony przez American Elwood Hayness w 1907 r.). Stopy na bazie kobaltu są wytwarzane z kobaltu jako głównym składnikiem i zawierają znaczne ilości niklu, chromu, wolframu i małych ilości molibdenu, niobium, tantalum, tytanu, lantanu i innych elementów stopowych.


Kobalt i chrom są dwoma podstawowymi elementami stopów na bazie kobaltu, podczas gdy dodanie molibdenu zapewnia drobniejsze ziarno i wyższą wytrzymałość po odlewie lub kucie. Stopy kobaltu-chromu-molibdenu są zasadniczo podzielone na dwie kategorie: jedna to stopy Cocrmo, które są zwykle produktami odlewanymi, a drugie to stopy conicrmo, które są zwykle (gorące) wykute do precyzyjnego obróbki. Sztuczne wspólne produkty są powszechnie stosowane jako odlewane stopy Cocrmo, a implanty dentystyczne można również wytwarzać. Obecnie krajowym standardem odlewania stopu Cocrmo wynosi 0117.3-2005.

Porowate tantalum metalowe materiały

Porowaty materiał do tantalu jest nowym rodzajem ortopedycznego materiału implantu, który pojawił się niedawno. Ze względu na dobrą zgodność tkankową, wysoką porowatość, wysoki współczynnik tarcia powierzchniowego i niski moduł sprężystości został uznany za idealny materiał implantu ortopedycznego. Struktura porów porowatego metalu tantalum jest podobna do gąbczastej trabeculae kości, z trójwymiarową podłączoną strukturą porów, która jest bardzo odpowiednia do długiego wejścia tkanki kostnej; Jego elastyczny moduł odpowiada elastycznego modułu tkanki kostnej w miejscu implantacji, unikając efektu maskowania stresu. Porowata tantalum jest chemicznie stabilna w środowisku płynów ustrojowych i wykazuje doskonałą biokompatybilność. Wiele zalet porowatego metalu tantalum doprowadziło do jego rosnącego zainteresowania i powszechnego zastosowania w zastosowaniach klinicznych.


Źródło obrazu: Internet

Dane publiczne pokazują, że rynek urządzeń medycznych rośnie przy CAGR o 5,6% w latach 2018-2024 (źródło: kreacje Firestone). Pod względem segmentacji sprzedaż urządzeń medycznych ortopedycznych wynosi 36,5 miliarda USD, co stanowi 9% globalnego udziału w urządzeniach medycznych. W jaki sposób wybór materiałów, projekt produktu i biologiczna ocena implantów ortopedycznych staje się dziś palącym wyzwaniem?

3. Materiały ceramiczne

W dziedzinie medycyny ceramika jest stosowana jako materiały implantu nie tylko dla sztucznych stawów, ale także do ustnych protetyków. Wśród nich ceramiczne implanty dentystyczne są potencjalnym rynkiem interesów dla firm ceramicznych na całym świecie.

Materiały ceramiczne to nowy rodzaj materiału protetycznego, który pojawił się po metalu i polietylenu. Jest szeroko stosowany ze względu na dobrą biokompatybilność i niski wskaźnik zużycia. Jest stosowany głównie do podszewki panewkowej, części kości udowej lub protezu kłykcia kości udowej. Potrawy, których używamy w życiu, są również wykonane z ceramiki, ale materiał ceramiczny wybrany do protezy wspólnej bardzo różni się od ceramiki używanej do naczyń.

Ceramika stosowana w życiu jest wykonana z gliny, która jest spiekana w wysokich temperaturach, podczas gdy ceramika stosowana w protezy stawowej jest wykonana z tlenku glinu o wysokiej czystości i cyrkonii, a temperatura spiekania jest wyższa i bardziej ściśle kontrolowana. Z drugiej strony sztuczne stawy biodrowe są podzielone na trzy kategorie: ceramiczne ceramiczne, ceramiczne-polietylenowe i stopowy-polietylen, w zależności od materiału głowicy kulowej i kubka panewkowego. Główna różnica między ceramicznym ceramicznym, ceramicznym-polietylenowym i stopowym-polietylenowym znajduje odzwierciedlenie we właściwościach mechanicznych i biologicznych. Specjalne materiały i określone procesy wytwarzają ceramikę, które są zarówno odporne na zużycie, jak i twarde. Literatura informuje, że protezy bioder wykonane z ceramiki noszą tylko 5 mikronów rocznie, co czyni je trwałymi i najlepszym wyborem dla młodych pacjentów.

Sztuczna wymiana stawu została okrzyknięta jednym z głównych kamieni milowych w historii chirurgii ortopedycznej w XX wieku, a kamień węgielny tworzenia i rozwoju wymiany stawu leży w protezy wspólnych. Wspólna proteza może wydawać się nieistotna, ale jest wynikiem integracji nauki i technologii w wielu dziedzinach, takich jak medycyna, metalurgia, materiały, chemikalia i mechanika, i jest wynikiem dziesięcioleci wspólnych wysiłków między chirurgami ortopedycznymi i naukowcami z od różne pola. Wraz z rozwojem technologii pojawi się coraz bardziej doskonałe materiały protetyczne z korzyścią dla pacjentów, aby pacjenci mogli pozbyć się chorób stawów.