מלאי של חומרי מתכת רפואית

על פי סיווג החומרים הביו -רפואיים, שני המאמרים הקודמים של נקודת המבט פירטו על חומרים פולימריים רפואיים וחומרים ביו -סרמיים. מאמר זה יתמקד בסוג השלישי של חומרים ביו -רפואיים - חומרי מתכת רפואית. חומרי מתכת רפואיים ממלאים תפקיד חשוב ביותר בתחום הרפואה המודרנית. עם תכונותיהם המכניות הייחודיות והתאימות הביולוגית שלהם, הם נמצאים בשימוש נרחב בתחומים רבים כמו אורתופדיה, לב וכלי דם, רפואת שיניים וניתוחים. מאמר זה ידון בפירוט על ההגדרה, סיווג, מצב היישום ומגמת הפיתוח העתידית של חומרי מתכת רפואית, ויסכם את תרומתם בתחום הרפואי. 01 חומרי מתכת רפואית
חומרי מתכת רפואיים מתייחסים למתכות והסגסוגות שלהם המשמשות ספציפית בתחום הרפואי. בדרך כלל הם משמשים לייצור מכשירים רפואיים ושתלים שנמצאים במגע ישיר עם גוף האדם, כמו מפרקים מלאכותיים, מכשירי קיבוע שברים, שסתומי לב, השתלות שיניים וכו '. דרישותיו הייחודיות כוללות בעיקר: תכונות מכניות טובות, תאימות ביולוגית, עמידות בפני קורוזיה ויציבות. תכונות מכניות הן הדרישות הבסיסיות של חומרי מתכת רפואית. הם חייבים להיות בעלי כוח וקשיחות מספקים בכדי לעמוד בלחצים פיזיים שונים בגוף האדם ומחוצה לו. תאימות ביולוגית היא גורם מפתח להבטיח שימוש בטוח בחומרי מתכת בגוף האדם. חומרים עם תאימות ביולוגית טובה לא יגרמו לתגובה חיסונית ברורה, תגובה דלקתית או תגובות פיזיולוגיות שליליות אחרות כאשר הם במגע עם רקמות ביולוגיות. עמידות בפני קורוזיה היא אינדיקטור חשוב לחומרי מתכת רפואית מכיוון שהסביבה הפנימית של גוף האדם מורכבת ומאכלת. נוזלי הגוף בגוף האדם עשירים ביונים ומולקולות שונות, וכימיקלים אלה עשויים לאשש מתכות. לפיכך, חומרי מתכת רפואיים חייבים להישאר יציבים בסביבה כזו ולא לעבור קורוזיה אלקטרוכימית.
02 סיווג חומרי מתכת רפואית
ניתן לחלק בעיקר חומרי מתכת רפואית לפלדת אל חלד, טיטניום וסגסוגותיו, סגסוגות קובלט-כרום, מתכות יקרות וסגסוגות מגנזיום על פי תרחישי ההרכב והיישום הכימי שלהם.
1 נירוסטה
נירוסטה היא אחד מחומרי המתכת הקדומים ביותר המשמשים בשדה הרפואי ובעל תכונות מכניות טובות ועמידות בפני קורוזיה. נירוסטה 316L שכיחה במיוחד ביישומים רפואיים בגלל תכולת הפחמן הנמוכה שלה והוספה מוליבדן. בדרך כלל הוא משמש לייצור מכשירים כירורגיים, צלחות עצם וברגים. למרות שנילדות נירוסטה זולה יחסית ובעלת יכולת תהליכים טובה, עדיין יש לשפר את עמידות הקורוזיה שלה ותאימות הביולוגית ביישומי שתלים ארוכי טווח.
2 טיטניום וסגסוגותיו
סגסוגת טיטניום היא אחד מחומרי המתכת הרפואיים הנפוצים ביותר. לטיטניום יש צפיפות נמוכה, חוזק גבוה, עמידות בפני קורוזיה טובה ומודולוס אלסטי דומה לרקמת העצם האנושית, ולכן הוא נמצא בשימוש נרחב בשתלים אורטופדיים כמו החלפות ירך וברך. Ti -6 Al -4 V הוא סגסוגת הטיטניום הנפוצה ביותר, והיא הפכה לחומר המועדף לניתוח אורטופדי בגלל תכונותיו המכניות המצוינות והתאימות הביולוגית. עם זאת, חסרון אחד של סגסוגות טיטניום הוא המחיר והקושי הגבוה שלו בעיבוד.
3 סגסוגות קובלט-כרום
לסגסוגות קובלט-כרום יש חוזק גבוה במיוחד ועמידות בלאי מעולה, ומתאימים למכשירים רפואיים שצריכים לעמוד בעומסים גבוהים וללבוש במשך זמן רב, כמו מפרקים מלאכותיים ושחזורי שיניים. עמידות הקשיות הגבוהה והתנגדות הקורוזיה של סגסוגות קובלט-כרומיום נותנות לו יתרון בתחום השתלים, אך המודולוס האלסטי הגבוה שלו עשוי להוביל ל"השפעה מגנה על לחץ ", כלומר, השתל נושא לחץ רב מדי, להפחתת העומס על רקמת העצם שמסביב, שעשוי להשפיע על הצמיחה הבריאה של העצמות.
4 מתכות יקרות
כמו זהב, כסף, פלטינה וכו ', בגלל התאימות הביולוגית המצוינת שלהם והתנגדות קורוזיה, משמשים לרוב בכמה יישומים רפואיים מיוחדים, כמו אלקטרודות קוצב לב וחומרי שיקום שיניים. עם זאת, בגלל המחירים הגבוהים שלהם ותכונות מכניות מוגבלות, השימוש במתכות יקרות כפוף למגבלות מסוימות.
5 סגסוגת מגנזיום
סגסוגת מגנזיום היא סוג חדש של חומר מתכת מתכלה. זה הופך לנקודה חמה מחקרית בגלל התכונות המכניות המצוינות שלו ותאימות ביולוגית. הצפיפות והמודולוס האלסטי של המגנזיום דומים לאלה של עצמות אנושיות. זה יכול להיות מושפל בהדרגה בגוף ובסופו של דבר לספוג אותו בגוף, ולהימנע מהצורך בניתוח משני כדי להסיר אותו. עם זאת, עדיין יש לפתור עוד יותר את השפלות המהירה ושחרור המימן של סגסוגות מגנזיום.
03 יישום חומרי מתכת רפואית
חומרי מתכת רפואיים נמצאים בשימוש נרחב בתחומים רפואיים שונים בגלל הביצועים המצוינים שלהם, כולל אורתופדיה, לב וכלי דם, רפואת שיניים, נוירוכירורגיה ושדות כירורגיים אחרים.
1 יישומים אורטופדיים
בתחום האורתופדיה, חומרי מתכת רפואית משמשים בעיקר לייצור מכשירי קיבוע שברים, מפרקים מלאכותיים, מכשירי קיבוע עמוד השדרה וכו '. סגסוגות קובלט-כרום משמשות לרוב על פני המפרקים המלאכותיים בגלל עמידות בלאי שלהם וקשיות גבוהה. בשנים האחרונות התקדמות המחקר של סגסוגות מגנזיום הראתה את הפוטנציאל שלה כחומר קיבוע עצם, במיוחד בטיפול בשברים בילדים, שיכול להימנע מהצורך בניתוח משני.
2 יישומים לב וכלי דם
בשדה הקרדיווסקולרי משמשים לרוב סגסוגות נירוסטה וסגסוגות קובלט-כרום לייצור שתלים כמו סטנטים של כלי הדם ושסתומי לב. סטנטים של כלי הדם צריכים להיות בעלי חוזק גבוה, עמידות בפני קורוזיה ותאימות ביולוגית טובה למניעת רדנוזה או סתימה של כלי הדם. סטנטים של נירוסטה היו בשימוש נרחב בעבר בגלל העלות הנמוכה והעיבוד הקל שלהם, אך מכיוון שהם עלולים לגרום לרדנוזה בסטנט, רוב חומרי הסטנט פונים כרגע לסגסוגות קובלט-כרום או סטנטים מצופים תרופות.
3 יישומי שיניים
בשדה השיניים, טיטניום וסגסוגותיו נמצאים בשימוש נרחב בשתלים שיניים מכיוון שיש להם תאימות ביולוגית טובה ויכולים ליצור קשר עצם חזק בעצם האלוואולרית. בנוסף, סגסוגות קובלט-כרום נמצאות בשימוש נרחב גם בחומרים לשיקום שיניים כמו כתרים וגשרים בגלל עמידות בפני קורוזיה ועמידות בלאי.
4 יישומים כירורגיים אחרים
חומרי מתכת רפואית נמצאים בשימוש נרחב גם בתחומים כירורגיים אחרים, כמו צלחות לתיקון גולגולת בניתוחי נוירוכירורגיה, תותבות בניתוחים פלסטיים וייצור מכשירים כירורגיים. נירוסטה היא עדיין החומר העיקרי לייצור מכשירים כירורגיים בגלל תכונותיו המכניות הטובות ועמידות בפני קורוזיה.
04 סיכויים וסיכום עתידי
לחומרי מתכת רפואית יש עמדה בלתי ניתנת להחלפה ברפואה המודרנית. עם התקדמות מתמדת של מדע וטכנולוגיה והדרישות הגוברות של אנשים להשפעות רפואיות, חומרי מתכת רפואית ימשיכו להתפתח כדי לעמוד באתגרים של צרכים רפואיים שונים. מחקר עתידי יתמקד בשיפור תאימות ביולוגית, אופטימיזציה של תכונות מכניות, פיתוח חומרים חדשים והשגת רב -פונקציונליות כדי לספק לחולים אפשרויות טיפול בטוחות ויעילות יותר. לסיכום, פיתוח חומרי מתכת רפואיים לא רק תלוי בהתקדמות מדעי החומרים וההנדסה, אלא גם צריך להיות משולב צולב עם ביו-רפואה, רפואה קלינית ותחומים אחרים ליצירת פלטפורמת מחקר מקיפה. בעתיד, עם הופעתם של חומרים וטכנולוגיות חדשות יותר, חומרי מתכת רפואית יציגו סיכויי יישום רחבים בתחומים רבים יותר ויתרמו תרומות גדולות יותר להתקדמות רפואית ובריאות האדם.