Konstgjord gemensam materialanalys: Medicinsk implanterbar metall? Polymerer? Keramik?

2. Metallmaterial

Metalliska material används ofta i konstgjorda leder på grund av deras goda mekaniska egenskaper, enkel bearbetning och stabilitet. De viktigaste metallmaterialen inkluderar rostfritt stål, koboltbaserade legeringar, titanlegeringar och tantalmetaller.

Titanlegering


Titan är en viktig strukturell metall som utvecklats på 1950 -talet. Den första titanlegeringen som användes var TI-6AL-4V-legeringen framgångsrikt som utvecklades 1954 i USA, som blev ACE-legeringen i titanlegeringen på grund av dess bättre värmebeständighet, styrka, plasticitet, seghet, formbarhet, svetsbarhet, korrosion Resistens och biokompatibilitet. På 1950-talet utvecklades det som ett aero-motor och flygplanskroppsmaterial, och dess huvudsakliga tillämpning i branschen kännetecknas av hög styrka, hög plasticitet, hög seghet och tolerans med hög metallskada. För närvarande är den inhemska standarden för TI-6AL-4V-legering för konstgjorda leder YY 0117.2-2005.

Rostfritt stål

Rostfritt stål är det första materialet som används i konstgjord ledprotes, har en viss korrosionsbeständighet och mekanisk styrka, men innehåller element som Ni har en teratogen effekt, inte lämplig för långvarig vistelse i kroppen 1, dessutom rostfritt stålmaterial själv är inte biologiskt aktivt, det är svårt att bilda en stabil och fast bindning med benvävnad. Därför ersätts i de konstgjorda ledmaterialen gradvis rostfritt stål av koboltbaserade legeringar och titanlegeringar. Under de senaste åren är den kliniska användningen av koboltbaserade legeringar och titanlegeringar som konstgjorda protesmaterial.

Jämfört med rostfritt stål är passiveringsfilmen av koboltbaserad legering mer stabil och har bättre korrosionsbeständighet. Dess nackdelar inkluderar huvudsakligen lakning av CO- och Ni -plasma orsakade av metallfriktionskorrosion, vilket stimulerar utsöndring av cytokiner 0pg och andra ämnen2 och orsakar nekros av benceller och vävnader in vivo, vilket leder till komplikationer såsom lossning av patientens led och sjunker av den gemensamma protesen.

Kobolt-kromlegering


Kobolt-kromlegering är en hård legering som är resistent mot olika typer av slitage och korrosion samt oxidation av hög temperatur. Det kallas vanligtvis kobolt-krom-volfram (molybden) legering eller stearisk legering (stearisk legering uppfanns av American Elwood Hayness 1907). Koboltbaserade legeringar är gjorda med kobolt som huvudkomponent och innehåller betydande mängder nickel, krom, volfram och små mängder molybden, niob, tantal, titan, lanthanum och andra legeringselement.


Kobolt och krom är de två grundläggande elementen i koboltbaserade legeringar, medan tillsatsen av molybden ger ett finare korn och högre styrka efter gjutning eller smide. Kobolt-krom-molybden-legeringar är i princip uppdelade i två kategorier: en är cocrmo-legeringar, som vanligtvis är gjutna produkter, och den andra är conicrmo-legeringar, som vanligtvis är (heta) smidda för precisionsbearbetning. Konstgjorda ledprodukter används ofta som gjutna CoCRMO -legeringar, och tandrelaterade implantat kan också tillverkas. För närvarande är den inhemska standarden för gjutning av CoCRMO-legering YY 0117.3-2005.

Porösa tantalmetallmaterial

Poröst tantalmaterial är en ny typ av ortopediskt implantatmaterial som har dykt upp nyligen. På grund av dess goda histokompatibilitet, hög porositet, hög ytfriktionskoefficient och låg elastisk modul har den erkänts som ett idealiskt ortopediskt implantatmaterial. Porstrukturen hos porös tantalmetall liknar den för cancellous ben trabeculae, med en tredimensionell ansluten porstruktur, som är mycket lämplig för den långa inträdet av benvävnad; Dess elastiska modul matchar den elastiska modulen av benvävnad på implantationsstället och undviker stressmaskeringseffekten. Porös tantal är kemiskt stabil i kroppsvätskemiljön och uppvisar utmärkt biokompatibilitet. De många fördelarna med porös tantalmetall har lett till dess ökande intresse och utbredda användning i kliniska tillämpningar.


Bildkälla: Internet

Offentliga uppgifter visar att marknaden för medicintekniska produkter växer till en CAGR på 5,6% från 2018-2024 (källa: Firestone Creations). När det gäller segmentering är försäljningen av ortopedisk medicinsk utrustning 36,5 miljarder dollar, vilket står för 9% av den globala andelen med medicinsk utrustning. Hur blir materialvalet, produktdesignen och biologisk utvärdering av metall ortopediska implantat en pressande utmaning idag?

3. Keramiska material

Inom det medicinska området används keramik som implantatmaterial inte bara för konstgjorda leder utan också för orala proteser. Bland dessa är keramiska tandimplantat en potentiell marknad av intresse för keramiska materialföretag över hela världen.

Keramiska material är en ny typ av protesmaterial som uppstod efter metall och polyeten. Det används ofta på grund av dess goda biokompatibilitet och låg slithastighet. Det används huvudsakligen för acetabulärt foder, femoral huvuddel eller femoral kondylprotes. De rätter vi använder i livet är också gjorda av keramik, men det keramiska materialet som valts för den gemensamma protesen skiljer sig mycket från keramiken som används för rätter.

Keramiken som används i livet är gjord av lera som sintras vid höga temperaturer, medan keramiken som används i ledprotesen är gjord av hög renhetsalumitet och zirkonium, och sintringstemperaturen är högre och striktare kontrollerad. Konstgjorda höftleder är å andra sidan indelade i tre kategorier: keramik-keramik, keramik-polyetylen och legering-polyetylen, beroende på materialet i kulhuvudet och acetabular koppen. Den största skillnaden mellan keramik-keramiska, keramik-polyetylen och legering-polyetylen återspeglas i de mekaniska och biologiska egenskaperna. Specialmaterial och specifika processer producerar keramik som både är slitstöd och hårda. Litteraturen rapporterar att höftproteser gjorda av keramik endast bär 5 mikron per år, vilket gör dem hållbara och det bästa valet för unga patienter.

Konstgjord gemensam ersättning har hyllats som en av de viktigaste milstolparna i historien om ortopedisk kirurgi på 1900 -talet, och hörnstenen i skapandet och utvecklingen av gemensamt ersättande lögner i gemensamma proteser. En gemensam protes kan verka obetydlig, men det är resultatet av integrationen av vetenskap och teknik inom många områden som medicin, metallurgi, material, kemikalier och mekanik och är resultatet av decennier av gemensamma insatser mellan ortopediska kirurger och forskare från olika fält. Med utvecklingen av teknik kommer mer och mer utmärkta protesmaterial att dyka upp till förmån för patienter, så att patienter kan bli av med ledsjukdomar.