De belangrijkste metalen voor de medische industrie

Tegenwoordig is de contractproductie van medische hulpmiddelen een bloeiende industrie. Medische apparatuur is gemaakt van specifieke metalen om ervoor te zorgen dat de apparatuur lange tijd naar behoren zal werken zonder het risico van corrosie of beïnvloeding door de omgeving, aangezien dit het herstel van de patiënt kan beïnvloeden.

Als u een ontwikkelaar bent van medische producten of andere apparatuur die in de gezondheidszorg wordt gebruikt, moet u de fabricagematerialen zorgvuldig kiezen. Voor toepassingen die de hoogste sterkte en duurzaamheid vereisen, wordt over het algemeen meestal gekozen voor metaal boven plastic of andere materialen, vooral wanneer het wordt gebruikt voor gereedschappen die bestand zijn tegen grote mechanische belasting of als vervangende verbindingen.

Bovendien moeten metalen die in medische omgevingen worden gebruikt, naast puur mechanische eigenschappen, ook voldoen aan specifieke normen waaraan de meeste andere producten niet kunnen voldoen. In de aanwezigheid van menselijke weefsels of lichaamsvloeistoffen moeten ze bijvoorbeeld mogelijk niet-toxisch zijn. Of ze moeten mogelijk bestand zijn tegen reinigingschemicaliën, zoals wasmiddelen en alcohol. Behalve dat het niet-toxisch is, moet het metaal dat voor implantaten wordt gebruikt ook niet-magnetisch en niet-corrosief zijn.

Inzicht in de verschillen tussen deze materialen en de vele mogelijkheden die elk metaal biedt, geeft ontwerpers een zekere mate van vrijheid bij het kiezen van de juiste kwaliteit of legering voor de toepassing. Fabrikanten van medische apparaten en implanteerbare apparaten kunnen tegenwoordig kiezen uit een verscheidenheid aan effectieve metalen.

In dit artikel gaan we onderzoeken welke materialen geschikt zijn voor het vervaardigen van medische hulpmiddelen. Verschillende gewone metalen en metaallegeringen zijn onmisbaar geworden.

Roestvrij staal

Bij het geven van instructies om metalen onderdelen te integreren in het ontwerp van een medisch hulpmiddel, is de gebruikelijke keuze een van de 300-serie roestvrij staal.

Deze legeringen zijn eigenlijk niet corrosief. Er kunnen verschillende oppervlakteafwerkingen worden vervaardigd, van reflecterend tot mat; het biedt uitstekende mechanische en fysieke eigenschappen; en het is gemakkelijker om koud te vormen of in verschillende delen te verwerken.

De roestvrijstalen legering is samengesteld uit 17% tot 25% chroom en 8% tot 25% nikkel. De aanwezigheid van chroom zorgt voor enige corrosieweerstand van roestvrij staal door een onderzoeks-, hechtende en onzichtbare chroomoxidefilm op het oppervlak van de legering te vormen.

Roestvast staal is een ideaal materiaal voor vele soorten medische hulpmiddelen. Het is niet giftig, niet corrosief, duurzaam en kan worden gepolijst tot een zeer fijn oppervlak voor eenvoudige reiniging.

De meest voorkomende soorten roestvrij staal die worden gebruikt voor medische implantaten en piercings zijn 316 en 316L, die een hoge corrosieweerstand hebben. Dit is belangrijk omdat corrosie in het bloed infectie en mogelijk zelfs de dood kan veroorzaken. Veel mensen hebben ook allergische reacties op nikkel. Daarom kan het roestvrij staalsoorten met een laag nikkelgehalte vervangen.

De meeste chirurgische instrumenten zijn gemaakt van 440 roestvrij staal. Het is niet zo corrosiebestendig als 316, maar heeft een hoger koolstofgehalte, wat betekent dat het met warmte kan worden behandeld om zeer scherpe randen voor snijgereedschappen te creëren.

Het kan ook worden gebruikt voor pincetten, pincetten, hemostaten en andere chirurgische instrumenten, die duurzaam en gemakkelijk te reinigen en te desinfecteren moeten zijn. Ook wordt roestvrijstalen gaas soms gebruikt voor intravasculaire stents.

Titanium

Onder de veelgebruikte metalen materialen is titanium een ​​van de meest populaire metalen die worden gebruikt bij de vervaardiging van medische hulpmiddelen. Naast medische apparatuur voor intern gebruik, wordt het ook gebruikt voor het vervaardigen van apparatuur voor extern gebruik, zoals chirurgische instrumenten, tandheelkundige apparatuur en orthopedische apparatuur. Zuiver titanium is het meest inerte en het duurste en wordt meestal gebruikt voor onderdelen met ultrahoge betrouwbaarheid of onderdelen die na de operatie op de patiënt achterblijven. Titanium is nu een veel voorkomende vervanging voor roestvrij staal en kan worden gebruikt om botondersteuningen en botvervangers te maken. Het is net zo sterk en duurzaam als roestvrij staal, tegelijkertijd lichter in gewicht en heeft een uitstekende biocompatibiliteit. Deze omvatten vervangende gewrichten, pacemakerblikken en andere metalen implantaten.

Er zijn titaniumlegeringen van medische kwaliteit die specifiek worden gebruikt om medische hulpmiddelen te vervaardigen. Titanium 6AL4V ELI en Titanium 6AL4V zijn legeringen bestaande uit 4% vanadium en 6% aluminium. Titaniumlegering wordt harmonieus gecombineerd met het menselijk lichaam, dus het is zeer geschikt voor de productie van medische hulpmiddelen. Het is niet verwonderlijk dat titaniumlegeringen ook in veel perforaties kunnen worden verwerkt.

Andere soorten titanium die in medische hulpmiddelen worden gebruikt, zijn Gr.23 en Gr.5, dit zijn speciale soorten die worden gebruikt door specifieke fabrikanten van medische hulpmiddelen. Ti-6AL-4V ELI en Ti-6AL-4V worden vaak gebruikt bij de vervaardiging van tandheelkundige implantaten en tandheelkundige apparatuur, voornamelijk vanwege hun hoge breukweerstand.

Koper-titanium is ook resistent tegen bacteriën en is ideaal voor chirurgische apparatuur, want bij blootstelling aan bacteriën hoeft u zich geen zorgen te maken over besmetting en kan het veilig worden gebruikt met apparatuur die straling afgeeft

Aluminium

Hoewel het zelden in direct contact komt met het lichaam, wordt aluminium zeer vaak gebruikt voor verschillende soorten ondersteunende apparatuur, die licht, sterk en corrosiebestendig moeten zijn. Voorbeelden zijn bedframes, rolstoelen, wandelstokken, orthopedische stents en intraveneuze stents. Omdat onbewerkt aluminium gemakkelijk kan roesten of oxideren, moeten aluminium onderdelen meestal worden geverfd of geanodiseerd om de duurzaamheid te verbeteren.

Niobium

Niobium is een van de vuurvaste speciale metalen die tegenwoordig in medische apparatuur worden gebruikt. Niobium is zeer inert en biocompatibel. Naast zijn waardevolle eigenschappen zoals hoge thermische geleidbaarheid en hoge elektrische geleidbaarheid, wordt het vaak gebruikt om kleine onderdelen van pacemakers te maken. Tantaal is een zeer poreus vuurvast metaal dat botgroei bevordert en daaraan hecht, zodat tantaal kan worden gebruikt voor implantaten in aanwezigheid van bot. Dit materiaal wordt ook gebruikt voor diagnostische markertapes. Vanwege de kosten en de zeldzaamheid van het element wordt tantaal echter vaak als composietmateriaal gebruikt.

Tungsten

Wolfraam maakt ook vaak deel uit van medische apparatuur, zoals buizen die worden gebruikt om minimaal invasieve laparoscopie- en endoscopieprocedures uit te voeren. Naast mechanische sterkte kan wolfraam ook worden gebruikt waar radiopaciteit vereist is, voornamelijk bij fluorescentie-inspectietoepassingen, en de dichtheid van wolfraam groter is dan die van lood, en het kan ook worden gebruikt als een milieuonschadelijke loodvervanger voor stralingsafscherming materialen.

Nitinol

Nitinol is een legering gemaakt van een combinatie van nikkel en titanium. Dit metaal reageert op een omkeerbare manier wanneer er spanning wordt uitgeoefend vanwege zijn superelastische eigenschappen. Vormgeheugen is een term die wordt gebruikt om het vermogen van Nitinol om vervorming te ondergaan bij een bepaalde temperatuur uit te drukken en vervolgens zijn oorspronkelijke vorm te herstellen wanneer het wordt blootgesteld aan een temperatuur boven de transformatietemperatuur.

Vanwege het vermogen om grote spanningen te weerstaan, wordt Nitinol veel gebruikt als een ideaal materiaal voor het ontwerp en de engineering van medische apparatuur. Sommige medische apparaten die van dit metaal zijn gemaakt, zijn onder meer hulpmiddelen zoals biopsieapparaten en kleine grijpgereedschappen. Ideaal voor het vervaardigen van medische hulpmiddelen die eenvoudig kunnen worden uitgebreid en uitgebreid tot een groot gebied.

Door zijn unieke prestaties en lichtgewicht eigenschappen is Nitinol zeer geschikt voor het vervaardigen van biomedische toepassingen, zoals nietjes, hartklepgereedschappen, complexe afstandhouders, botankers, hartklepapparaten en diverse implantaten.

Het kan ook worden gebruikt om lokaliseerbare markers en diagnostische lijnen te maken voor de lokalisatie van borsttumoren. Deze apparaten hebben de voorkeur omdat ze minder invasief zijn bij de diagnose en behandeling van borstkanker.