Inventarisasi Bahan Logam Medis

Menurut klasifikasi bahan biomedis, dua artikel sudut pandang sebelumnya telah diuraikan pada bahan polimer medis dan bahan biokeramik. Artikel ini akan fokus pada jenis ketiga bahan biomedis - bahan logam medis. Bahan logam medis memainkan peran yang sangat penting di bidang pengobatan modern. Dengan sifat mekanik yang unik dan biokompatibilitasnya, mereka banyak digunakan di banyak bidang seperti ortopedi, kardiovaskular, kedokteran gigi dan pembedahan. Artikel ini akan membahas secara rinci definisi, klasifikasi, status aplikasi dan tren pengembangan bahan logam medis di masa depan, dan merangkum kontribusi mereka di bidang medis. 01 Bahan Logam Medis
Bahan logam medis merujuk pada logam dan paduannya secara khusus digunakan di bidang medis. Mereka biasanya digunakan untuk memproduksi perangkat medis dan implan yang berhubungan langsung dengan tubuh manusia, seperti sendi buatan, perangkat fiksasi fraktur, katup jantung, implan gigi, dll. Persyaratan uniknya terutama meliputi: sifat mekanik yang baik, biokompatibilitas, ketahanan korosi dan stabilitas. Sifat mekanis adalah persyaratan dasar bahan logam medis. Mereka harus memiliki kekuatan dan ketangguhan yang cukup untuk menahan berbagai tekanan fisik di dalam dan di luar tubuh manusia. Biokompatibilitas adalah faktor kunci dalam memastikan penggunaan bahan logam yang aman dalam tubuh manusia. Bahan dengan biokompatibilitas yang baik tidak akan menyebabkan respons imun yang jelas, respons inflamasi atau reaksi fisiologis yang merugikan lainnya ketika bersentuhan dengan jaringan biologis. Resistensi korosi adalah indikator penting bahan logam medis karena lingkungan internal tubuh manusia kompleks dan korosif. Cairan tubuh dalam tubuh manusia kaya akan berbagai ion dan molekul, dan bahan kimia ini dapat merusak logam. Oleh karena itu, bahan logam medis harus tetap stabil di lingkungan seperti itu dan tidak mengalami korosi elektrokimia.
02 Klasifikasi Bahan Logam Medis
Bahan logam medis sebagian besar dapat dibagi menjadi stainless steel, titanium dan paduannya, paduan kobalt-kromium, logam mulia dan paduan magnesium sesuai dengan komposisi kimianya dan skenario aplikasi.
1 stainless steel
Stainless steel adalah salah satu bahan logam paling awal yang digunakan di bidang medis dan memiliki sifat mekanik yang baik dan ketahanan korosi. 316L stainless steel sangat umum dalam aplikasi medis karena kandungan karbonnya yang rendah dan menambahkan molibdenum. Ini biasanya digunakan untuk memproduksi instrumen bedah, pelat tulang, dan sekrup. Meskipun stainless steel relatif murah dan memiliki proses yang baik, ketahanan korosi dan biokompatibilitasnya masih perlu ditingkatkan dalam aplikasi implan jangka panjang.
2 titanium dan paduannya
Paduan titanium adalah salah satu bahan logam medis yang paling banyak digunakan. Titanium memiliki kepadatan rendah, kekuatan tinggi, resistensi korosi yang baik, dan modulus elastis yang sama dengan jaringan tulang manusia, sehingga banyak digunakan dalam implan ortopedi seperti penggantian pinggul dan lutut. Ti -6 al -4 V adalah paduan titanium yang paling umum, dan telah menjadi bahan yang lebih disukai untuk operasi ortopedi karena sifat mekaniknya yang sangat baik dan biokompatibilitas. Namun, salah satu kelemahan paduan titanium adalah harga dan kesulitan yang tinggi dalam pemrosesan.
3 paduan kobalt-chromium
Paduan kobalt-kromium memiliki kekuatan yang sangat tinggi dan ketahanan aus yang sangat baik, dan cocok untuk perangkat medis yang perlu menahan beban tinggi dan keausan untuk waktu yang lama, seperti sambungan buatan dan restorasi gigi. Kekerasan tinggi dan resistensi korosi paduan kobalt-kromium memberikan keuntungan di bidang implan, tetapi modulus elastisnya yang tinggi dapat menyebabkan "efek pelindung stres", yaitu, implan terlalu banyak stres, mengurangi beban pada jaringan tulang di sekitarnya, yang mungkin mempengaruhi pertumbuhan tulang yang sehat.
4 logam mulia
Seperti emas, perak, platinum, dll., Karena biokompatibilitasnya yang sangat baik dan resistensi korosi, sering digunakan dalam beberapa aplikasi medis khusus, seperti elektroda alat pacu jantung dan bahan restorasi gigi. Namun, karena harga tinggi dan sifat mekaniknya yang terbatas, penggunaan logam mulia tunduk pada pembatasan tertentu.
5 Paduan Magnesium
Paduan magnesium adalah jenis baru bahan logam yang dapat terurai secara hayati. Ini menjadi hotspot penelitian karena sifat mekaniknya yang sangat baik dan biokompatibilitas. Kepadatan dan modulus elastis magnesium mirip dengan tulang manusia. Ini dapat secara bertahap terdegradasi dalam tubuh dan akhirnya diserap oleh tubuh, menghindari kebutuhan untuk operasi sekunder untuk menghilangkannya. Namun, degradabilitas cepat dan pelepasan hidrogen paduan magnesium masih perlu diselesaikan lebih lanjut.
03 Aplikasi Bahan Logam Medis
Bahan logam medis banyak digunakan di berbagai bidang medis karena kinerjanya yang sangat baik, termasuk ortopedi, kardiovaskular, kedokteran gigi, bedah saraf dan bidang bedah lainnya.
1 aplikasi ortopedi
Di bidang ortopedi, bahan logam medis terutama digunakan untuk memproduksi perangkat fiksasi fraktur, sambungan buatan, perangkat fiksasi tulang belakang, dll. Paduan titanium banyak digunakan dalam penggantian pinggul dan lutut karena biokompatibilitas dan sifat mekanik yang sangat baik. Paduan kobalt-kromium sering digunakan pada permukaan sendi buatan karena ketahanan aus dan kekerasan tinggi. Dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan penelitian paduan magnesium telah menunjukkan potensinya sebagai bahan fiksasi tulang, terutama dalam pengobatan fraktur anak, yang dapat menghindari kebutuhan untuk operasi sekunder.
2 Aplikasi Kardiovaskular
Di bidang kardiovaskular, baja tahan karat dan paduan kobalt-kromium sering digunakan untuk memproduksi implan seperti stent pembuluh darah dan katup jantung. Stent vaskular perlu memiliki kekuatan tinggi, resistensi korosi dan biokompatibilitas yang baik untuk mencegah restenosis atau penyumbatan pembuluh darah. Stent stenless steel pernah banyak digunakan karena biaya rendah dan pemrosesan yang mudah, tetapi karena mereka dapat menyebabkan restenosis pada stent, sebagian besar bahan stent saat ini beralih ke paduan kobalt-kromium atau stent yang dilapisi obat.
3 aplikasi gigi
Di bidang gigi, titanium dan paduannya banyak digunakan dalam implan gigi karena mereka memiliki biokompatibilitas yang baik dan dapat membentuk ikatan tulang yang kuat di tulang alveolar. Selain itu, paduan kobalt-kromium juga banyak digunakan dalam bahan restorasi gigi seperti mahkota dan jembatan karena ketahanan korosi dan ketahanan aus.
4 Aplikasi Bedah Lainnya
Bahan logam medis juga banyak digunakan di bidang bedah lainnya, seperti pelat perbaikan tengkorak di bedah saraf, prostesis dalam operasi plastik, dan pembuatan instrumen bedah. Stainless steel masih merupakan bahan utama untuk pembuatan instrumen bedah karena sifat mekaniknya yang baik dan ketahanan korosi.
04 prospek dan ringkasan masa depan
Bahan logam medis memiliki posisi yang tak tergantikan dalam pengobatan modern. Dengan kemajuan sains dan teknologi yang berkelanjutan dan meningkatnya persyaratan orang untuk efek medis, bahan logam medis akan terus berkembang untuk memenuhi tantangan dari berbagai kebutuhan medis. Penelitian di masa depan akan fokus pada peningkatan biokompatibilitas, mengoptimalkan sifat mekanik, mengembangkan bahan baru, dan mencapai multifungsi untuk memberikan pasien dengan pilihan pengobatan yang lebih aman dan lebih efektif. Singkatnya, pengembangan bahan logam medis tidak hanya tergantung pada kemajuan ilmu material dan teknik, tetapi juga perlu diintegrasikan silang dengan biomedis, kedokteran klinis dan disiplin ilmu lain untuk membentuk platform penelitian yang komprehensif. Di masa depan, dengan munculnya lebih banyak bahan dan teknologi baru, bahan logam medis akan menunjukkan prospek aplikasi yang luas di lebih banyak bidang dan memberikan kontribusi yang lebih besar untuk kemajuan medis dan kesehatan manusia.