Inventar von medizinischen Metallmaterialien

Nach der Klassifizierung biomedizinischer Materialien haben die beiden vorherigen Sichtpunkte auf medizinische Polymermaterialien und Bioceramic -Materialien ausgearbeitet. Dieser Artikel konzentriert sich auf die dritte Art von biomedizinischen Materialien - medizinische Metallmaterialien. Medizinische Metallmaterialien spielen eine äußerst wichtige Rolle im Bereich der modernen Medizin. Mit ihren einzigartigen mechanischen Eigenschaften und ihrer Biokompatibilität werden sie in vielen Bereichen wie Orthopädie, Herz -Kreislauf, Zahnmedizin und Operation häufig eingesetzt. In diesem Artikel werden die Definition, Klassifizierung, Anwendungsstatus und zukünftiger Entwicklungstrend von medizinischen Metallmaterialien ausführlich erörtert und ihre Beiträge im medizinischen Bereich zusammengefasst. 01 medizinische Metallmaterialien
Medizinische Metallmaterialien beziehen sich auf Metalle und ihre Legierungen, die speziell im medizinischen Bereich verwendet wurden. Sie werden normalerweise zur Herstellung von medizinischen Geräten und Implantaten verwendet, die in direktem Kontakt mit dem menschlichen Körper stehen, wie künstliche Gelenke, Frakturfixierungsgeräte, Herzventile, Zahnimplantate usw. Zu ihren einzigartigen Anforderungen gehören: gute mechanische Eigenschaften, Biokompatibilität, Korrosionsbeständigkeit und Stabilität. Mechanische Eigenschaften sind die grundlegenden Anforderungen an medizinische Metallmaterialien. Sie müssen ausreichend Kraft und Zähigkeit haben, um verschiedenen körperlichen Belastungen innerhalb und außerhalb des menschlichen Körpers standzuhalten. Biokompatibilität ist ein Schlüsselfaktor für die sichere Verwendung von Metallmaterialien im menschlichen Körper. Materialien mit guter Biokompatibilität verursachen keine offensichtliche Immunantwort, Entzündungsreaktion oder andere nachteilige physiologische Reaktionen, wenn sie mit biologischem Gewebe in Kontakt stehen. Korrosionsbeständigkeit ist ein wichtiger Indikator für medizinische Metallmaterialien, da die innere Umgebung des menschlichen Körpers komplex und korrosiv ist. Die Körperflüssigkeiten im menschlichen Körper sind reich an verschiedenen Ionen und Molekülen, und diese Chemikalien können Metalle korrodieren. Daher müssen medizinische Metallmaterialien in einer solchen Umgebung stabil bleiben und keine elektrochemische Korrosion unterzogen werden.
02 Klassifizierung von medizinischen Metallmaterialien
Medizinische Metallmaterialien können hauptsächlich in Edelstahl, Titan und seine Legierungen, Kobalt-Chrom-Legierungen, Edelmetalle und Magnesiumlegierungen entsprechend ihrer chemischen Zusammensetzung und Anwendungsszenarien unterteilt werden.
1 Edelstahl
Edelstahl ist eines der frühesten Metallmaterialien, die im medizinischen Bereich verwendet werden, und hat gute mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit. 316L Edelstahl ist aufgrund seines geringen Kohlenstoffgehalts und dem hinzugefügten Molybdän in medizinischen Anwendungen besonders häufig. Es wird häufig verwendet, um chirurgische Instrumente, Knochenplatten und Schrauben herzustellen. Obwohl rostfreier Stahl relativ billig ist und eine gute Verarbeitbarkeit aufweist, muss seine Korrosionsbeständigkeit und die Biokompatibilität bei langfristigen Implantatanwendungen noch verbessert werden.
2 Titan und seine Legierungen
Die Titanlegierung ist eines der am häufigsten verwendeten medizinischen Metallmaterialien. Titan hat eine geringe Dichte, eine hohe Festigkeit, eine gute Korrosionsbeständigkeit und einen ähnlichen elastischen Modul wie das menschliche Knochengewebe, sodass es in orthopädischen Implantaten wie Hüft- und Knieersatz weit verbreitet ist. Ti -6 al -4 v ist die häufigste Titanlegierung, und es ist aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Biokompatibilität das bevorzugte Material für eine orthopädische Operation geworden. Ein Nachteil von Titanlegierungen ist jedoch der hohe Preis und die Schwierigkeit bei der Verarbeitung.
3 Kobalt-Chrom-Legierungen
Kobalt-Chrom-Legierungen haben eine extrem hohe Festigkeit und eine hervorragende Verschleißfestigkeit und sind für medizinische Geräte geeignet, die hohe Lasten und Verschleiß für lange Zeit standhalten müssen, wie z. B. künstliche Gelenke und Zahnrestaurationen. Die hohe Härte und Korrosionsbeständigkeit von Kobalt-Chrom-Legierungen verleihen ihr einen Vorteil im Bereich der Implantate, aber sein hoher elastischer Modul kann zu einer "Stressabschirmungseffekt" führen, dh das Implantat trägt zu viel Stress, was die Last auf dem umgebenden Knochengewebe beeinträchtigt, was das gesunde Wachstum von Schonsteinen beeinflussen kann.
4 Edelmetalle
Wie Gold, Silber, Platin usw. aufgrund ihrer hervorragenden Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit werden häufig in speziellen medizinischen Anwendungen wie Schrittmacherelektroden und Zahnrestaurationsmaterialien verwendet. Aufgrund ihrer hohen Preise und begrenzten mechanischen Eigenschaften unterliegt die Verwendung von Edelmetallen jedoch bestimmten Einschränkungen.
5 Magnesiumlegierung
Magnesiumlegierung ist eine neue Art von biologisch abbaubarem Metallmaterial. Aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Biokompatibilität wird es zu einem Hotspot. Die Dichte und der elastische Magnesiummodul ähneln denen von menschlichen Knochen. Es kann allmählich im Körper abgebaut und schließlich vom Körper absorbiert werden, um die Notwendigkeit einer sekundären Operation zu vermeiden, um ihn zu entfernen. Die schnelle Abbaubarkeit und Wasserstofffreisetzung von Magnesiumlegierungen müssen jedoch weiter gelöst werden.
03 Anwendung von medizinischen Metallmaterialien
Medizinische Metallmaterialien werden aufgrund ihrer hervorragenden Leistung in verschiedenen medizinischen Bereichen häufig verwendet, einschließlich Orthopädie, Herz -Kreislauf, Zahnmedizin, Neurochirurgie und anderen chirurgischen Feldern.
1 orthopädische Anwendungen
Auf dem Gebiet der Orthopädie werden medizinische Metallmaterialien hauptsächlich zur Herstellung von Frakturfixierungsgeräten, künstlichen Gelenken, Spinalfixierungsgeräten usw. verwendet. Titanlegierungen werden aufgrund ihrer hervorragenden Biokompatibilität und mechanischen Eigenschaften häufig bei Hüft- und Knieersatz verwendet. Kobalt-Chrom-Legierungen werden aufgrund ihrer Verschleißfestigkeit und hoher Härte häufig auf der Oberfläche von Kunstreus verwendet. In den letzten Jahren hat der Forschungsfortschritt von Magnesiumlegierungen sein Potenzial als Knochenfixierungsmaterial gezeigt, insbesondere bei der Behandlung von pädiatrischen Frakturen, was die Notwendigkeit einer sekundären Operation vermeiden kann.
2 kardiovaskuläre Anwendungen
Im kardiovaskulären Feld werden häufig Edelstahl- und Kobalt-Chrom-Legierungen verwendet, um Implantate wie Gefäßstents und Herzklappen herzustellen. Gefäßstents müssen eine hohe Festigkeit, Korrosionsresistenz und eine gute Biokompatibilität aufweisen, um Restenose oder Blockierung von Blutgefäßen zu verhindern. Edelstahlstents wurden aufgrund ihrer günstigen Kosten und ihrer einfachen Verarbeitung einst weit verbreitet. Da sie jedoch im Stent Restenose verursachen können, wenden sich die meisten Stentmaterialien derzeit in Kobalt-Chrom-Legierungen oder medikamentenbeschichteten Stents zu.
3 Zahnanwendungen
Im Zahnarzt werden Titan und seine Legierungen in Zahnimplantaten weit verbreitet, da sie eine gute Biokompatibilität aufweisen und eine starke Knochenbindung im Alveolarknochen bilden können. Darüber hinaus werden aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit auch in Zahnrestaurationsmaterialien wie Kronen und Brücken weit verbreitet.
4 andere chirurgische Anwendungen
Medizinische Metallmaterialien werden auch in anderen chirurgischen Bereichen häufig verwendet, wie z. Edelstahl ist nach wie vor das Hauptmaterial für die Herstellung von chirurgischen Instrumenten aufgrund seiner guten mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit.
04 Zukunftsaussichten und Zusammenfassung
Medizinische Metallmaterialien haben eine unersetzliche Position in der modernen Medizin. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie und den zunehmenden Anforderungen der Menschen an medizinische Wirkungen werden sich weiterhin medizinische Metallmaterialien entwickeln, um die Herausforderungen verschiedener medizinischer Bedürfnisse zu befriedigen. Zukünftige Forschung wird sich auf die Verbesserung der Biokompatibilität, die Optimierung der mechanischen Eigenschaften, die Entwicklung neuer Materialien und das Erreichen von Multifunktionalität konzentrieren, um Patienten sicherere und wirksamere Behandlungsoptionen zu bieten. Zusammenfassend hängt die Entwicklung von medizinischen Metallmaterialien nicht nur vom Fortschritt der Materialwissenschaft und -technik ab, sondern muss auch mit Biomedizin, klinischer Medizin und anderen Disziplinen integriert werden, um eine umfassende Forschungsplattform zu bilden. In Zukunft werden medizinische Metallmaterialien mit der Entstehung neuer Materialien und Technologien in mehr Bereichen breite Anwendungsaussichten aufweisen und mehr Beiträge zum medizinischen Fortschritt und zur menschlichen Gesundheit leisten.