Как металлические материалы используются в медицине?

В последние годы металлические материалы стали незаменимы в медицинской сфере благодаря своим уникальным и незаменимым свойствам. Эти материалы широко используются в диагностике, лечении, замене, ремонте и даже улучшении функций человека. Использование металлических материалов в медицине началось еще в третьем-четвертом веке до нашей эры, когда финикийцы стали применять металл для пломбирования зубов. Значительные успехи были достигнуты в XIX веке с появлением в 1896 году винтов из никелированной стали для фиксации переломов.

Медицинская нержавеющая сталь

Сталь - это сплав на основе железа с различными составами, обуславливающими разные свойства. Она широко используется в операционных для изготовления таких инструментов, как операционные ножи, ножницы и гемостатические щипцы. К преимуществам относятся:

• Простота обработки: Сталь легко поддается формовке и приданию различных форм, необходимых для медицинских инструментов и приборов.
• Высокая прочность: Обеспечивает долговечность и способность выдерживать значительные усилия без деформации.
• Устойчивость к коррозии: Необходима для поддержания стерильности и долговечности в медицинских условиях.

Кобальтовый сплав

Кобальтовые сплавы широко используются для изготовления имплантатов искусственных суставов благодаря своей износостойкости и способности образовывать пассивирующую пленку, что делает их пригодными для длительной имплантации. Они завоевали популярность, поскольку все больше людей нуждаются в замене суставов из-за износа хряща, связанного со спортом. Дополнительные преимущества включают:

• Биосовместимость: Кобальтовые сплавы хорошо переносятся человеческим организмом, что снижает риск возникновения побочных реакций.
• Механические свойства: Высокая усталостная прочность и устойчивость делают кобальтовые сплавы идеальными для имплантатов, несущих нагрузку.

Титановый сплав

Открытый в 1940-х годах, титан ценится за легкость, прочность и биосовместимость. Он используется в:

• Пластины для пересадки костной ткани: Совместимость титана с костной тканью делает его идеальным для применения в ортопедии.
• Винты и крепежные элементы: Широко используются в хирургических операциях для стабилизации переломов костей.
• Пластическая хирургия: Используется в реконструктивных процедурах благодаря своей прочности и минимальной реакции с тканями организма.
• Мембранные лоскуты искусственного сердца: Прочность титана и его нереактивная природа делают его пригодным для долгосрочной имплантации в сердечно-сосудистые устройства.
• Стоматологическая фиксация: Часто используется в зубных имплантатах благодаря своей долговечности и стабильности.

Однако при ношении титановые сплавы могут осаждать токсичные ионы ванадия, что приводит к отравлению. Текущие исследования направлены на разработку титановых сплавов, не содержащих ванадия.

Сплавы с памятью формы

Сплавы с памятью формы (СМП), такие как никель-титановый сплав, "запоминают" свою первоначальную форму и возвращаются к ней при нагревании. Они в основном используются в сердечно-сосудистых стентах. Преимущества включают:

• Минимальная инвазивность: SMA можно сжимать и вставлять через небольшие разрезы, а после установки они восстанавливают свою первоначальную форму.
• Прочность: Устойчивость к деформации, сохранение функциональной формы в течение длительного времени.

Драгоценные металлы

Драгоценные металлы, такие как серебро, золото и платина, известны своей высокой инертностью и минимальной химической реактивностью, что делает их подходящими для долгосрочной имплантации. Примером их использования являются золотые зубы, которые сохраняют свой блеск даже в присутствии пищеварительных ферментов. Такие металлы, как тантал, ниобий, тантал, ниобий и цирконий, используются для изготовления деталей из титановых сплавов, но стоят дорого. Дополнительные преимущества включают:

• Биосовместимость: Драгоценные металлы обычно не вступают в реакцию с тканями организма.
• Устойчивость к коррозии: Эти металлы не разрушаются со временем, обеспечивая долговечность и стабильность имплантатов.

Заключение

Металлические материалы играют важнейшую роль в современной медицине, предлагая решения для широкого спектра медицинских задач. От хирургических инструментов до имплантатов - эти материалы повышают качество медицинского обслуживания и улучшают состояние пациентов благодаря своим уникальным свойствам. Продолжающиеся исследования и разработки в этой области обещают в будущем еще более совершенные и безопасные медицинские приложения. Stanford Advanced Materials (SAM) предлагает широкий спектр этих металлических материалов, обеспечивая потребности медицинской промышленности.