فلزات پزشکی و بهداشتی

سازندگان دستگاه های مورد استفاده در پزشکی و مراقبت های بهداشتی باید در انتخاب مواد اولیه خود دقت کنند. این ماده نه تنها باید الزامات مهندسی برنامه را برآورده کند، بلکه نباید در تماس با بدن انسان یا بسیاری از انواع مواد شیمیایی که اغلب در یک محیط بالینی یافت می شود، خطر اضافی ایجاد کند. انواع مختلفی از فلزات پزشکی وجود دارند که ارزش خود را در پزشکی و مراقبت های بهداشتی ثابت کرده اند. ما چگونگی تأثیر زیست سازگاری بر فلزات در پزشکی را بررسی خواهیم کرد و سپس یازده نوع رایج و کاربرد آنها را بررسی خواهیم کرد.

فلزات زیست سازگار چیست

فلزات زیست سازگار مورد استفاده در یک محیط مراقبت های بهداشتی باید معیارهای خاصی را داشته باشند که اکثر محصولات دیگر آن را ندارند. برای مثال، ممکن است لازم باشد در حضور بافت یا مایعات انسانی غیرسمی باشند یا ممکن است مجبور باشند در برابر مواد شیمیایی مانند پاک کننده ها و ضدعفونی کننده ها که برای استریل کردن استفاده می شوند، مقاومت کنند. و فلزات پزشکی مورد استفاده برای ایمپلنت علاوه بر غیر سمی بودن باید غیر مغناطیسی و خورنده باشند.

آلیاژهای فلزی جدید، و همچنین مواد دیگری مانند پلاستیک و سرامیک، به طور مداوم برای استفاده از آنها به عنوان مواد زیست سازگار ارزیابی می شوند. علاوه بر این، برخی از مواد ممکن است برای تماس کوتاه مدت کاملا ایمن باشند اما نه برای ایمپلنت های دائمی .

جهت اطلاع از قیمت فولاد hss کلیک نمایید.

رایج ترین آلیاژ ها و فلزات پزشکی

چندین نوع از آلیاژهای فلزی پس از سالها کاربرد در دنیای واقعی ضروری شده اند. در اینجا متداول ترین انواع و کاربردهای معمول آنها آورده شده است.

فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ یکی از انواع ایده آل فلزات پزشکی است. این غیر سمی، غیر خورنده، بادوام است و می توان آن را تا سطحی بسیار ظریف پرداخت کرد تا به راحتی تمیز شود. فولاد ضد زنگ در طعم های مختلف با خواص مکانیکی و شیمیایی متفاوت وجود دارد، بنابراین مهم است که نوع مناسب را انتخاب کنید.

فولاد ضد زنگ برای ایمپلنت های پزشکی و سوراخ کردن بدن

رایج ترین انواع فولاد ضد زنگ مورد استفاده برای ایمپلنت های پزشکی و سوراخ کردن بدن، 316 و 316L هستند که در برابر خوردگی بسیار مقاوم هستند. این مهم است زیرا خوردگی در جریان خون می تواند باعث عفونت و احتمالاً مرگ شود. بسیاری از افراد نیز از واکنش های آلرژیک به نیکل رنج می برند. بنابراین، انواع کم نیکل فولاد ضد زنگ را می توان جایگزین کرد.

فولاد ضد زنگ در تجهیزات پزشکی و ابزار جراحی

اکثر ابزارهای جراحی از فولاد ضد زنگ 440 ساخته شده اند. به اندازه 316 در برابر خوردگی مقاوم نیست، اما محتوای کربن بالاتر به این معنی است که می توان آن را تحت عملیات حرارتی قرار داد تا لبه های بسیار تیز برای ابزارهای برش ایجاد کند. فولاد ضد زنگ معمولاً برای ارتوپدی مانند جایگزینی مفاصل ران یا برای تثبیت استخوان های شکسته با پیچ و صفحات استفاده می شود. همچنین برای ابزارهای جراحی مانند موچین، فورسپس، هموستات و سایر تجهیزاتی که باید بادوام باشند و همچنین به راحتی تمیز و استریل شوند استفاده می شود.

مزایا و معایب فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ حاوی درصدی آهن است و این بدان معناست که همچنان می تواند در طول زمان خطر خوردگی را به همراه داشته باشد. این به طور بالقوه می تواند باعث آسیب به بافت اطراف در هنگام شکسته شدن ایمپلنت شود. سایر فلزات پزشکی، مانند تیتانیوم یا کبالت کروم، مقاومت در برابر خوردگی بیشتری دارند اما گران ‌تر هستند.

جهت اطلاع از قیمت فولاد mo40 کلیک نمایید.

فلز مس

مس یکی دیگر از مواد ممکن برای بسیاری از انواع لوازم پزشکی است.

مس برای ایمپلنت دندان

مس به ندرت به طور مستقیم برای ایمپلنت های پزشکی استفاده می شود. این به این دلیل است که مس نرم است و ممکن است باعث ایجاد سمیت در داخل بافت شود. با این حال، برخی از آلیاژ های مس هنوز در ایمپلنت های دندانی و برای جلوگیری از عفونت در عملیات پیوند استخوان استفاده می شود.

خواص ضد باکتریایی مس

اما مس واقعاً به عنوان یک فلز پزشکی می درخشد زیرا خواص ضد ویروسی و ضد باکتریایی برجسته ای دارد. به همین دلیل است که مس یک ماده ایده آل برای سطوحی است که دائماً در حال لمس هستند، مانند دستگیره در، ریل تخت و سوئیچ. مس از این نظر منحصر به فرد است که بیش از 400 آلیاژ مس مختلف به عنوان بیوسیدال برای جلوگیری از انتشار ویروس هایی مانند SARS-CoV-2 تایید شده است.

مزایا و معایب مس

مس خالص زمانی که در معرض محیط قرار می گیرد خیلی سریع اکسید می شود، به همین دلیل است که رنگ آن سبز می شود. حتی پس از آن، هنوز خواص ضد میکروبی خود را حفظ کرده است، اما برخی از کاربران ممکن است آن را ناخوشایند بدانند. به همین دلیل است که از آلیاژهایی با درجات اثربخشی متفاوت در برابر میکروب ها استفاده می شود. همچنین می توان پوشش های لایه نازک روی مس قرار داد تا از اکسیداسیون جلوگیری شود و در عین حال خواص ضد باکتریایی خود را حفظ کند.

تیتانیوم

تیتانیوم اغلب در بسیاری از انواع لوازم پزشکی یافت می شود.

تیتانیوم برای تکیه گاه های اسکلتی

تیتانیوم در حال حاضر یک جایگزین رایج برای فولاد ضد زنگ برای ساخت تکیه گاه های اسکلتی و جایگزینی استخوان است.

تیتانیوم برای ایمپلنت های دندانی

آلیاژهای تیتانیوم نیز برای ایمپلنت های دندانی عالی هستند. به این دلیل که تیتانیوم، مانند برخی از انواع ضد زنگ، می تواند فلزی پرینت سه بعدی شود تا قطعات کاملا سفارشی شده از اسکن و اشعه ایکس بیمار ایجاد شود.

جهت اطلاع از قیمت ورق فولاد mo40 کلیک نمایید.

مزایا و معایب تیتانیوم

تیتانیوم سبک و قوی است و مقاومت در برابر خوردگی بیشتری نسبت به فولاد ضد زنگ دارد. با این حال، برخی محدودیت های بالقوه وجود دارد. آلیاژهای تیتانیوم ممکن است مقاومت در برابر خستگی خمشی ناکافی داشته باشند که در معرض بارهای در حال تغییر دائمی قرار گیرند. تیتانیوم همچنین در هنگام استفاده برای اتصالات جایگزین در برابر اصطکاک و سایش مقاومت نمی کند. و مسائلی از تشکیل لخته های خون در استنت های شریانی ساخته شده از تیتانیوم وجود داشته است.

کبالت کروم

کروم کبالت مقاومت سایشی بالایی دارد و برای تعویض مفصل و ایمپلنت دندان استفاده می شود. می توان آن را برقی کرد تا سطح آن برای جلوگیری از آلودگی بسیار صاف باشد. اگرچه بسیار سخت است، اما قطعات کروم کبالت را می توان ماشینکاری CNC یا چاپ سه بعدی کرد.

مزایا و معایب کبالت کروم

آلیاژهای کروم کبالت فلزات پزشکی عالی برای جایگزینی سوکت لگن و شانه هستند. نگرانی هایی وجود دارد که از آنجایی که در نهایت در طول زمان فرسوده می شوند، یون های کبالت، کروم و نیکل ممکن است در جریان خون آزاد شوند.

آلومینیوم

در حالی که به ندرت در تماس مستقیم با بدنه استفاده می شود، اما معمولاً برای انواع مختلف تجهیزات پشتیبانی که باید سبک، قوی و مقاوم در برابر خوردگی باشند، استفاده می شود. به عنوان مثال می توان به چارچوب تخت، ویلچر، عصای راه رفتن، تکیه گاه های ارتوپدی و پایه های IV اشاره کرد. از آنجایی که آلومینیوم خام می تواند به راحتی کدر یا اکسید شود، قطعات آلومینیومی معمولا برای دوام رنگ یا آنودایز می شوند.

جهت اطلاع از قیمت فولاد گرمکار 1.2344 کلیک نمایید.

منیزیم

آلیاژهای منیزیم فلزات پزشکی هستند که بسیار سبک و در عین حال قوی هستند. از این نظر از نظر وزن و تراکم بسیار شبیه به استخوان طبیعی هستند.

مزایا و معایب منیزیم

منیزیم یک ماده زیست ایمن است. تمایل به تجزیه طبیعی و ایمن زیستی دارد، بنابراین می‌توان از آن برای استنت‌های موقت یا جایگزینی پیوند استخوان استفاده کرد، جایی که در طول زمان حل می‌شود و نیازی به برداشتن دوم نیست. منیزیم خیلی سریع اکسید می شود، بنابراین باید سطح آن را تصفیه کرد. همچنین، ماشین‌کاری آن ممکن است دشوار باشد و حتی می‌تواند به شدت با اکسیژن واکنش نشان دهد، بنابراین هنگام ماشینکاری این ماده دقت بیشتری لازم است.

طلا

طلا که احتمالاً اولین فلز پزشکی است، مقاومت در برابر خوردگی و زیست سازگاری خوبی دارد. به دلیل انعطاف پذیری آن، شکل گیری آن آسان است و معمولاً در گذشته برای بسیاری از انواع ترمیم دندان استفاده می شد. این عمل دیگر رایج نیست و اکنون طلا با مواد مصنوعی دیگر جایگزین شده است.

طلا برخی از خواص بیوسیدال را نشان می دهد، بنابراین می توان آن را در درمان های ضد تومور یافت. اما البته طلا گران و کمیاب است و معمولاً به جای طلای جامد به آبکاری های بسیار نازک محدود می شود. روکش‌های طلا روی سیم‌ها، هادی‌ها و سایر اجزای میکروالکترونیکی مورد استفاده در حسگرها و ایمپلنت‌های تحریک الکتریکی رایج هستند.

پلاتین

یکی دیگر از فلزات بی اثر بسیار پایدار، پلاتین، زیست سازگار است و همچنین یک رسانای عالی است. سیم های پلاتینیوم بسیار ظریف برای ایمپلنت های الکترونیکی داخلی مانند ضربان ساز و سمعک استفاده می شود. همچنین در برنامه های کاربردی برای اختلالات عصبی و در نظارت بر امواج مغزی امیدوار کننده است.

 

نقره

نقره بسیار شبیه مس عمل می کند زیرا به طور طبیعی ضد میکروبی است. این باعث می شود که برای استنت ها، ایمپلنت های غیر باربر و حتی مخلوط با ترکیبات سیمانی مورد استفاده برای گچ استخوان مفید باشد. نقره همچنین با روی یا مس برای ساخت پرکردگی دندان آلیاژ می شود.

جهت اطلاع از فولاد vcn 200 کلیک نمایید.

ایریدیوم

کاربرد اصلی ایریدیوم یا اکسید ایریدیوم، پوشش دادن سیم‌کشی مورد استفاده برای دستگاه‌های تحریک الکتریکی است.

تانتالیوم

تانتالیوم مقاومت حرارتی بالا، کارایی خوب، مقاومت اسیدی و خورندگی، شکل پذیری و استحکام را نشان داده است. تانتالیوم را می‌توان به‌صورت سه بعدی پرینت کرد و اکنون در جایگزین‌های استخوان جمجمه و دستگاه‌های دندانی مانند روکش‌ها یا میله‌های پیچ دیده می‌شود.