Inventering av medicinsk metallmaterial

Enligt klassificeringen av biomedicinska material har de två föregående synpunkterna utarbetat medicinska polymermaterial och bioceramiska material. Den här artikeln kommer att fokusera på den tredje typen av biomedicinska material - medicinska metallmaterial. Medicinska metallmaterial spelar en oerhört viktig roll inom området modern medicin. Med sina unika mekaniska egenskaper och biokompatibilitet används de allmänt inom många områden som ortopedi, kardiovaskulär, tandvård och kirurgi. Den här artikeln kommer att diskutera i detalj definition, klassificering, applikationsstatus och framtida utvecklingstrend för medicinska metallmaterial och sammanfatta deras bidrag inom det medicinska området. 01 Medicinsk metallmaterial
Medicinska metallmaterial hänvisar till metaller och deras legeringar som specifikt används inom det medicinska området. De används vanligtvis för att tillverka medicinsk utrustning och implantat som är i direktkontakt med människokroppen, såsom konstgjorda leder, frakturfixeringsanordningar, hjärtventiler, tandimplantat, etc. Dess unika krav inkluderar främst: goda mekaniska egenskaper, biokompatibilitet, korrosionsbeständighet och stabilitet. Mekaniska egenskaper är de grundläggande kraven för medicinska metallmaterial. De måste ha tillräcklig styrka och seghet för att motstå olika fysiska stress inom och utanför människokroppen. Biokompatibilitet är en nyckelfaktor för att säkerställa säker användning av metallmaterial i människokroppen. Material med god biokompatibilitet kommer inte att orsaka uppenbart immunsvar, inflammatoriskt svar eller andra negativa fysiologiska reaktioner vid kontakt med biologiska vävnader. Korrosionsmotstånd är en viktig indikator på medicinska metallmaterial eftersom den inre miljön i människokroppen är komplex och frätande. Kroppsvätskorna i människokroppen är rika på olika joner och molekyler, och dessa kemikalier kan korrodera metaller. Därför måste medicinska metallmaterial förbli stabila i en sådan miljö och inte genomgå elektrokemisk korrosion.
02 Klassificering av medicinska metallmaterial
Medicinska metallmaterial kan huvudsakligen delas upp i rostfritt stål, titan och dess legeringar, koboltkromlegeringar, ädelmetaller och magnesiumlegeringar enligt deras kemiska sammansättning och appliceringsscenarier.
1 rostfritt stål
Rostfritt stål är ett av de tidigaste metallmaterialen som används inom det medicinska området och har goda mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet. 316L rostfritt stål är särskilt vanligt i medicinska tillämpningar på grund av dess låga kolhalt och tillsatt molybden. Det används vanligtvis för att tillverka kirurgiska instrument, benplattor och skruvar. Även om rostfritt stål är relativt billigt och har god bearbetbarhet, måste dess korrosionsmotstånd och biokompatibilitet fortfarande förbättras i långsiktiga implantatapplikationer.
2 titan och dess legeringar
Titanlegering är ett av de mest använda medicinska metallmaterialen. Titan har låg densitet, hög styrka, god korrosionsbeständighet och en liknande elastisk modul som humant benvävnad, så den används ofta i ortopediska implantat såsom höft- och knäbyten. Ti -6 Al -4 V är den vanligaste titanlegeringen, och det har blivit det föredragna materialet för ortopedisk kirurgi på grund av dess utmärkta mekaniska egenskaper och biokompatibilitet. En nackdel med titanlegeringar är emellertid dess höga pris och svårigheter att bearbeta.
3 koboltkromlegeringar
Koboltkromlegeringar har extremt hög styrka och utmärkt slitstyrka och är lämpliga för medicintekniska produkter som måste tåla höga belastningar och slitage under lång tid, såsom konstgjorda leder och tandrester. Den höga hårdhet och korrosionsmotståndet hos koboltkromlegeringar ger det en fördel inom implantatfältet, men dess höga elastiska modul kan leda till en "stressskyddande effekt", det vill säga implantatet bär för mycket stress, vilket minskar belastningen på den omgivande benvävnaden, vilket kan påverka den sunda tillväxten av ben.
4 ädelmetaller
Såsom guld, silver, platina, etc. på grund av deras utmärkta biokompatibilitet och korrosionsbeständighet, används ofta i vissa speciella medicinska tillämpningar, såsom pacemakerelektroder och tandresteringsmaterial. På grund av deras höga priser och begränsade mekaniska egenskaper är emellertid användningen av ädelmetaller föremål för vissa begränsningar.
5 magnesiumlegering
Magnesiumlegering är en ny typ av biologiskt nedbrytbart metallmaterial. Det blir en forsknings hotspot på grund av dess utmärkta mekaniska egenskaper och biokompatibilitet. Densiteten och den elastiska modulen av magnesium liknar de hos mänskliga ben. Det kan gradvis brytas ned i kroppen och så småningom absorberas av kroppen och undvika behovet av sekundär operation för att ta bort den. Emellertid måste den snabba nedbrytbarhet och vätefrisättning av magnesiumlegeringar fortfarande lösas ytterligare.
03 Tillämpning av medicinska metallmaterial
Medicinska metallmaterial används ofta inom olika medicinska områden på grund av deras utmärkta prestanda, inklusive ortopedi, hjärt -kärl, tandvård, neurokirurgi och andra kirurgiska områden.
1 ortopediska applikationer
Inom området ortopedi används medicinska metallmaterial huvudsakligen för att tillverka frakturfixeringsanordningar, konstgjorda leder, spinalfixeringsanordningar etc. Titanlegeringar används ofta i höft- och knäbyten på grund av deras utmärkta biokompatibilitet och mekaniska egenskaper. Kobolt-kromlegeringar används ofta på ytan av konstgjorda leder på grund av deras slitmotstånd och hög hårdhet. Under de senaste åren har forskningsframstegen för magnesiumlegeringar visat sin potential som ett benfixeringsmaterial, särskilt vid behandling av pediatriska frakturer, vilket kan undvika behovet av sekundär kirurgi.
2 kardiovaskulära applikationer
Inom det kardiovaskulära fältet används ofta rostfritt stål och koboltkromlegeringar för att tillverka implantat såsom vaskulära stent och hjärtventiler. Vaskulära stents måste ha hög styrka, korrosionsbeständighet och god biokompatibilitet för att förhindra restenos eller blockering av blodkärl. Rostfritt stål stents användes en gång allmänt på grund av deras låga kostnader och enkla bearbetning, men eftersom de kan orsaka restenos i stenten vänder de flesta stentmaterial för närvarande till koboltkromlegeringar eller läkemedelsbelagda stentar.
3 tandläkare
Inom tandfältet används titan och dess legeringar allmänt i tandimplantat eftersom de har god biokompatibilitet och kan bilda en stark benbindning i det alveolära benet. Dessutom används koboltkromlegeringar också i stor utsträckning i tandläkemedelsmaterial såsom kronor och broar på grund av deras korrosionsbeständighet och slitmotstånd.
4 andra kirurgiska tillämpningar
Medicinska metallmaterial används också allmänt i andra kirurgiska fält, såsom skalle -reparationsplattor i neurokirurgi, proteser i plastikkirurgi och tillverkning av kirurgiska instrument. Rostfritt stål är fortfarande huvudmaterialet för tillverkning av kirurgiska instrument på grund av dess goda mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet.
04 Framtidsutsikter och sammanfattning
Medicinska metallmaterial har en oföränderlig position i modern medicin. Med det kontinuerliga utvecklingen av vetenskap och teknik och de ökande kraven hos människor för medicinska effekter kommer medicinska metallmaterial att fortsätta utvecklas för att möta utmaningarna med olika medicinska behov. Framtida forskning kommer att fokusera på att förbättra biokompatibilitet, optimera mekaniska egenskaper, utveckla nya material och uppnå multifunktionalitet för att ge patienterna säkrare och effektivare behandlingsalternativ. Sammanfattningsvis beror utvecklingen av medicinska metallmaterial inte bara på framstegen inom materialvetenskap och teknik, utan måste också korsintegreras med biomedicin, klinisk medicin och andra discipliner för att bilda en omfattande forskningsplattform. I framtiden, med uppkomsten av fler nya material och tekniker, kommer medicinska metallmaterial att visa breda tillämpningsutsikter inom fler områden och ge större bidrag till medicinsk framsteg och människors hälsa.