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钼铼合金 - 值得期待的新一代先进医用金属质料

钼铼合金 - 值得期待的新一代先进医用金属质料

  • 分类:应用手艺
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  • 泉源:
  • 宣布时间:2020-06-19
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【提要形貌】生物医用金属质料又称医用金属质料或外科用金属质料 ,当生物医用金属质料普遍被用于植入质料时 ,恒久的适用性与清静性便成为了对医用金属质料的第一要求 。生物金属质料 ,一样平常具备自身强度高、抗心理侵蚀及抗疲劳性好、耐磨 ,以及优异的生物力学及加工性能等优点 ,在创伤修复及矫形治疗等领域内获得普遍应用 。目今 ,生物金属合金质料主要有三大类:不锈钢、钴合金、钛合金三大类 。其中 ,钛合金最为通俗消耗者所熟知 。而不锈钢与钴合

钼铼合金 - 值得期待的新一代先进医用金属质料

【提要形貌】生物医用金属质料又称医用金属质料或外科用金属质料 ,当生物医用金属质料普遍被用于植入质料时 ,恒久的适用性与清静性便成为了对医用金属质料的第一要求 。生物金属质料 ,一样平常具备自身强度高、抗心理侵蚀及抗疲劳性好、耐磨 ,以及优异的生物力学及加工性能等优点 ,在创伤修复及矫形治疗等领域内获得普遍应用 。目今 ,生物金属合金质料主要有三大类:不锈钢、钴合金、钛合金三大类 。其中 ,钛合金最为通俗消耗者所熟知 。而不锈钢与钴合

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生物医用金属质料又称医用金属质料或外科用金属质料 ,当生物医用金属质料普遍被用于植入质料时 ,恒久的适用性与清静性便成为了对医用金属质料的第一要求 。生物金属质料 ,一样平常具备自身强度高、抗心理侵蚀及抗疲劳性好、耐磨 ,以及优异的生物力学及加工性能等优点 ,在创伤修复及矫形治疗等领域内获得普遍应用 。

目今 ,生物金属合金质料主要有三大类:不锈钢、钴合金、钛合金三大类 。 其中 ,钛合金最为通俗消耗者所熟知 。而不锈钢与钴合金由于弹性模量较高 ,在心理情形中耐侵蚀性差 ,且普遍含有Ni、Co等具有心理毒性金属元素等弱点 ,近年来被临床应用所扬弃 。钛合金的优点确实许多 ,也一直是研究的热门 ,总的来说 ,钛合金的优点可以从物理性能和化学性能两个偏向上举行明确 。物理性能上 ,密度小 ,可以显著降低植入后人体负荷量 。钛合金的弹性模量低 ,与人体自然骨的弹性模量相对靠近 ,可以显著减轻应力屏障效应 ;阅苌 ,钛合金的抗侵蚀性好 ,在特定情形下(氧化性或中性溶液) ,钛外貌能形成耐侵蚀的稳固氧化膜 ,是一种优良的生物惰性金属质料 。并且其生物相容性优异 ,无任何毒副作用 。其中 ,无毒性和生物相容性是任何医用金属质料 ,必需知足的“底线” 。

 

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图一 钛合金3D打印的胸肋骨结构

金属外科植入物由于关系到人体的康健与清静 ,国家标准GB 4234-2017、医药标准 YY/T 0605-2007以及ISO 5832-2005《外科植入物 金属质料》 ,都对金属外科植入物的特征与要求、给出了详尽的划定 ,在此不做赘述 。感兴趣的读者可以关注本公众号 ,在谈天界面回复“外科植入物”五个字 ,获取相关标准原件 。

回到我们问题中所述的钼铼合金 ,纵然是有相关履历的专业人士 ,首先想到的也是钼、铼作为两种难熔金属元素 ,其合金主要用于红外线卤素灯灯丝、化学气相沉积炉加热元件、热电偶护套、防热罩、航天器推进器、核反应堆等在极高温度下运行的部件 。在难熔合金领域内 ,钼铼合金简直是一种研究和应用都很是之多的高温合金 。凭证果真的文献资料 ,早在1990年海内的期刊上就有揭晓关于钼铼合金性能和工艺的研究报道 。

而最近 ,人们发明了一种公合因素为Mo-50.0wt%Re的钼铼合金 ,其有优异的机械性能和生物特征 。美国有关企业 ,已经开发了用于心血管支架的钼铼合金 ,并已经应用于临床使用 。而这其中 ,最有说服力的证据 ,就是美国质料试验协会ASTM ,已经通过并果真了《F3272 外科植入物-钼铼合金》的标准 。该标准对钼铼合金植入物的形态、性能要求、化学因素以及无损检测等 ,都做了详细的划定与说明 。不难看出 ,该ASTM标准所划定的都只是知足使用要求的最低标准 。该标准的主要用意 ,照旧通过文件果真的形式 ,进一步推动和增进钼铼合金在外科植入物领域内的应用 ,勉励更多的科研机构、生产厂家加入研发、竞争 ,配合提高钼铼合金外科植入物的手艺水平 。

 

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图二 - 外科专心血管金属支架

从质料性能来举行理论剖析的话 ,钼铼合金外科植入物之以是值得期待成为新一代更为先进的医用金属质料 ,主要有以下三个方面的因素:

1. 力学性能

和险些所有金属质料类似 ,塑性变形加工可提高钼铼合金的强度 。然而 ,钼铼合金的特殊性在于 ,塑性变形加工时钼铼合金在形变历程中爆发了一个不寻常的转变 ,叫做孪生诱发塑性(TWIP) 。TWIP钢是第二代高强度用钢的一种 ,因其形变历程中能爆发大宗形变孪晶、推迟缩颈的形成 ,具有优异的强塑性 。而钼铼合金也得益于此种效应 ,正如上述F3272标准规范中的数据 ,钼铼合金在强度凌驾1300Mpa的同时 ,延伸率还可以高达两位数 。也就是说钼铼合金在强度较高的同时 ,塑性也很是优异 ,这有利于加工成种种自然的形态 。在现实临床应用时 ,颅骨、下颌骨、手腕、手指、骨盆和踝枢纽等骨折 ,外科医生都必需凭证病人特定的骨骼结构来修整这些植入物的形状 。这就要求金属植入物有很是好的造型能力 。

同时 ,影响外科植入使用的另一因素是金属质料的疲劳性 。由于外科植入物通常是受到周期性荷载的影响 ,大部分植入物的断裂是由疲劳破损引起的 。而钼铼合金在抗疲劳性能方面较量现有的钛合金而言 ,具有越发显着的优势 ,可以大幅提高植入物的可靠性 ,降低植入物断裂的概率 ,减小产品恒久使用危害 。

 

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表一 -差别状态下钼铼合金的力学性能数据

1. 物理性能-磁性

常见的金属外科植入物 ,都给医生在临床使用磁共振成像(MRI)手艺时 ,带来了重大的挑战 。MRI装备的强盛磁场会给磁性子料施加重大的应力 。因此 ,植入物合金必需是非磁性子料 ,才华消除MRI成像历程中爆发的力矩、位移或热量 。钼铼合金完全没有磁性 ,因此在这方面不保存任何问题 。另一个潜在的问题是MRI影像中的伪影或“亮光” ,这是植入物的一种磁敏感效应 。伪影会滋扰诊断效果判读 。在古板的不锈钢、钴合金、钛合金三大类金属植入物合金中 ,纯钛植入物所爆发的MRI伪影最小 ,而钼铼合金质料的磁敏感性更低 ,所爆发的MRI伪影比纯钛还要更小 ,以是在临床上具有很大的替换优势 。

2. 生物相容性

作为外科植入物的“底线”要求 ,钼铼合金的无毒性及生物相容性 ,已经是无需置疑的 。钼铼合金已经通过了所有《ISO 10993 医疗器械生物学评价》的测试和其他相关测试 。以骨传导性为例 ,已经有研究批注将钼铼合金试验钉植入动物的股骨中 ,效果发明 ,在植入4周、13周和26周后 ,钼铼合金和TC4医用钛合金具有相近的骨传导性 。

 

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图三 -州差别形态的金属外科植入物

总的来说 ,钼铼合金外科植入物的大规模应用值得期待!同时也值得我们投入款子和时间去研究、开发 ,通过一种更为先进的钼铼合金外科植入物 ,带来更好的临床体验 ,造;颊 ,提升医疗手艺 ,改变天下!

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