Inventario de materiales de metal medicinal

Según la clasificación de materiales biomédicos, los dos artículos de punto de vista anteriores han elaborado sobre materiales de polímeros médicos y materiales biocerámicos. Este artículo se centrará en el tercer tipo de materiales biomédicos: los materiales de metal medicinal. Los materiales de metal medicinal juegan un papel extremadamente importante en el campo de la medicina moderna. Con sus propiedades mecánicas únicas y biocompatibilidad, se usan ampliamente en muchos campos, como ortopedia, cardiovascular, odontología y cirugía. Este artículo discutirá en detalle la definición, clasificación, estado de la aplicación y tendencia de desarrollo futuro de materiales de metales médicos, y resumirá sus contribuciones en el campo de la medicina. 01 Materiales de metal medicinal
Los materiales de metal médico se refieren a los metales y sus aleaciones utilizadas específicamente en el campo de la medicina. Por lo general, se utilizan para fabricar dispositivos e implantes médicos que están en contacto directo con el cuerpo humano, como las articulaciones artificiales, los dispositivos de fijación de fracturas, las válvulas cardíacas, los implantes dentales, etc. Sus requisitos únicos incluyen principalmente: buenas propiedades mecánicas, biocompatibilidad, resistencia a la corrosión y estabilidad. Las propiedades mecánicas son los requisitos básicos de los materiales de metal médico. Deben tener suficiente fuerza y ​​dureza para resistir varias tensiones físicas dentro y fuera del cuerpo humano. La biocompatibilidad es un factor clave para garantizar el uso seguro de materiales metálicos en el cuerpo humano. Los materiales con buena biocompatibilidad no causarán una respuesta inmune obvia, respuesta inflamatoria u otras reacciones fisiológicas adversas cuando se pongan en contacto con los tejidos biológicos. La resistencia a la corrosión es un indicador importante de los materiales de metales médicos porque el entorno interno del cuerpo humano es complejo y corrosivo. Los fluidos corporales en el cuerpo humano son ricos en varios iones y moléculas, y estos productos químicos pueden corroer metales. Por lo tanto, los materiales de metal médico deben permanecer estables en dicho entorno y no sufrir corrosión electroquímica.
02 Clasificación de materiales de metal médico
Los materiales de metal médico se pueden dividir principalmente en acero inoxidable, titanio y sus aleaciones, aleaciones de cromo de cobalto, metales preciosos y aleaciones de magnesio de acuerdo con su composición química y escenarios de aplicación.
1 acero inoxidable
El acero inoxidable es uno de los primeros materiales metálicos utilizados en el campo de la medicina y tiene buenas propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión. El acero inoxidable 316L es particularmente común en aplicaciones médicas debido a su bajo contenido de carbono y un molibdeno adicional. Se usa comúnmente para fabricar instrumentos quirúrgicos, placas óseas y tornillos. Aunque el acero inoxidable es relativamente barato y tiene una buena procesabilidad, su resistencia a la corrosión y su biocompatibilidad aún deben mejorarse en las aplicaciones de implantes a largo plazo.
2 titanio y sus aleaciones
La aleación de titanio es uno de los materiales de metal medicinal más utilizados. El titanio tiene baja densidad, alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y un módulo elástico similar al tejido óseo humano, por lo que se usa ampliamente en implantes ortopédicos, como los reemplazos de cadera y rodilla. Ti -6 al -4 V es la aleación de titanio más común, y se ha convertido en el material preferido para la cirugía ortopédica debido a sus excelentes propiedades mecánicas y biocompatibilidad. Sin embargo, una desventaja de las aleaciones de titanio es su alto precio y dificultad en el procesamiento.
3 aleaciones de cromo de cobalto
Las aleaciones de cromo de cobalto tienen una resistencia extremadamente alta y una excelente resistencia al desgaste, y son adecuadas para dispositivos médicos que necesitan soportar cargas y desgaste altas durante mucho tiempo, como articulaciones artificiales y restauraciones dentales. La alta dureza y la resistencia a la corrosión de las aleaciones de cromo de cobalto le dan una ventaja en el campo de los implantes, pero su alto módulo elástico puede conducir a un "efecto de protección contra el estrés", es decir, el implante tiene demasiado estrés, reduciendo la carga en el tejido óseo circundante, que puede afectar el crecimiento sano de los huesos.
4 metales preciosos
Tales como oro, plata, platino, etc., debido a su excelente biocompatibilidad y resistencia a la corrosión, a menudo se usan en algunas aplicaciones médicas especiales, como electrodos de marcapasos y materiales de restauración dental. Sin embargo, debido a sus altos precios y propiedades mecánicas limitadas, el uso de metales preciosos está sujeto a ciertas restricciones.
5 aleación de magnesio
La aleación de magnesio es un nuevo tipo de material metálico biodegradable. Se está convirtiendo en un punto de acceso de investigación debido a sus excelentes propiedades mecánicas y biocompatibilidad. La densidad y el módulo elástico del magnesio son similares a los de los huesos humanos. Puede ser degradado gradualmente en el cuerpo y finalmente absorbido por el cuerpo, evitando la necesidad de una cirugía secundaria para eliminarlo. Sin embargo, la rápida degradabilidad y la liberación de hidrógeno de las aleaciones de magnesio aún deben resolverse aún más.
03 Aplicación de materiales de metal medicinal
Los materiales de metales médicos se utilizan ampliamente en varios campos médicos debido a su excelente rendimiento, incluidos ortopedia, cardiovascular, odontología, neurocirugía y otros campos quirúrgicos.
1 aplicaciones ortopédicas
En el campo de la ortopedia, los materiales de metal médico se utilizan principalmente para fabricar dispositivos de fijación de fracturas, articulaciones artificiales, dispositivos de fijación espinal, etc. Las aleaciones de titanio se usan ampliamente en reemplazos de cadera y rodilla debido a sus excelentes biocompatibilidad y propiedades mecánicas. Las aleaciones de cromo de cobalto a menudo se usan en la superficie de las articulaciones artificiales debido a su resistencia al desgaste y alta dureza. En los últimos años, el progreso de la investigación de las aleaciones de magnesio ha demostrado su potencial como material de fijación ósea, especialmente en el tratamiento de fracturas pediátricas, que pueden evitar la necesidad de una cirugía secundaria.
2 aplicaciones cardiovasculares
En el campo cardiovascular, las aleaciones de acero inoxidable y cromo de cobalto a menudo se usan para fabricar implantes como stents vasculares y válvulas cardíacas. Los stents vasculares deben tener alta resistencia, resistencia a la corrosión y una buena biocompatibilidad para prevenir la reestenosis o el bloqueo de los vasos sanguíneos. Los stents de acero inoxidable alguna vez se usaron ampliamente debido a su bajo costo y fácil procesamiento, pero debido a que pueden causar reestenosis en el stent, la mayoría de los materiales de stent actualmente están recurriendo a aleaciones de cromo de cobalto o stents recubiertos de fármacos.
3 aplicaciones dentales
En el campo dental, el titanio y sus aleaciones se usan ampliamente en implantes dentales porque tienen una buena biocompatibilidad y pueden formar un enlace óseo fuerte en el hueso alveolar. Además, las aleaciones de cromo de cobalto también se usan ampliamente en materiales de restauración dental, como coronas y puentes debido a su resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste.
4 otras aplicaciones quirúrgicas
Los materiales de metales médicos también se usan ampliamente en otros campos quirúrgicos, como las placas de reparación del cráneo en neurocirugía, prótesis en cirugía plástica y la fabricación de instrumentos quirúrgicos. El acero inoxidable sigue siendo el material principal para la fabricación de instrumentos quirúrgicos debido a sus buenas propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión.
04 perspectivas y resumen futuros
Los materiales de metales médicos tienen una posición insustituible en la medicina moderna. Con el avance continuo de la ciencia y la tecnología y el aumento de los requisitos de las personas para los efectos médicos, los materiales de metales médicos continuarán desarrollándose para satisfacer los desafíos de las diferentes necesidades médicas. La investigación futura se centrará en mejorar la biocompatibilidad, optimizar las propiedades mecánicas, desarrollar nuevos materiales y lograr la multifuncionalidad para proporcionar a los pacientes opciones de tratamiento más seguras y efectivas. En resumen, el desarrollo de materiales de metales médicos no solo depende del progreso de la ciencia y la ingeniería de los materiales, sino que también necesita ser interintegrado con biomedicina, medicina clínica y otras disciplinas para formar una plataforma de investigación integral. En el futuro, con la aparición de más materiales y tecnologías nuevos, los materiales de metales médicos mostrarán amplias perspectivas de aplicación en más campos y harán mayores contribuciones al progreso médico y la salud humana.