生物医療用金属资料の提要

 

発売日：[2024/4/26]
 

生物医学用金属资料は生物医学资料に用いられる金属または合金であり、内科用金属资料とも呼ばれ、不活性资料の一種である。このような资料は高い機械強度、疲労抵当と加工しやすいなどの優れた机能を持ち、臨床応用が最も広い撑持力インプラント资料である。このような资料の応用は很是に広く、硬組織、軟組織、野生器官、内科補助东西などの各方面に関連している。
の発展の歴史
生物医療用金属资料は人類が最后に操纵した生物医療用资料の一つである。人類は早くから金を使って欠損歯を修復し始めた。
1546年、純金シートは頭蓋骨欠損の修復に用いられた
1588年、顎骨修復のために黄金版が発見された。
1775年、体内骨折を金属で牢固する記載がある
1800年、金属板牢固骨折を大批に応用した報道、
1809年、金でインプラントが作られた
1880年、銀は膝蓋骨縫合に用いられた
1896年、ニッケルめっき鋼釘は骨折治療に用いられた
1930年月、コバルトクロム合金、ステンレス鋼、チタン及び合金が広く応用された
1970年月、Ni−Ti外形記憶合金、金属外表コーティングの利用
ここ30年、発展は遅いが、臨床では仍然として主要な位置を占めている
生体医療用金属资料の特征
1、资料毒性
生物医療用金属资料の毒性は主に金属外表イオンまたは原子が腐食または摩耗によって周囲の生物組織に侵入し、それによって細胞に感化し、酵素の活性を按捺し、組織酵素の拡散とリソソーム体を破壊する。详细的には、体内物質と有毒化合物を天生することができる。また金属イオンが組織液に入ると、水腫、塞栓、传染、腫瘍などを引き起こす。普通的に利用されている毒性降下方式には、合金化、耐食性向上、光沢度向上、外表コーティングなどが含まれる。
2、心理腐食性
生体医療用金属资料の心理腐食性は资料移植後の成否を決定する鍵であり、その天生物が生体に与える影響は移植デバイスの利用寿命を決定する。
3、力学机能
生物医療用金属资料には很是な強度と塑性が须要である。普通的に、野生股関節金属资料に対する请求は、降伏強度>450 Mpa、引張強度>800 Mpa、疲労強度>400 Mpa、伸び率>8%。凡是、资料の弾性率は骨の弾性率より大きく、これにより资料と骨の歪みが異なり、界面で発生する相対変位は界面の緩みをもたらし、それ之外に応力掩蔽が発生し、骨組織の機能劣化や吸収を引き起こす。
4、耐摩耗性
耐摩耗性はインプラント磨擦デバイスの寿命に影響する、及び无害な金属微粒子又は微粉粉を産生し、周囲組織の炎症性、毒性反応を引き起こす能够性がある。硬度の向上、外表処理などの方式で改良することができる。
普通的な生体医療用金属资料
1、医療用ステンレス鋼
医療用ステンレス鋼の主な化学成份は{316、36 L、317 L}、応用において、長期安靖性が悪いため、孔食、界面腐食が発生しやすい、溶出したいくつかのイオンは腫瘍构成を誘発する能够性がある、力学的適合性が悪く、生物活性がない。
2、医療用コバルト基合金
主な化学成份はCo−Cr−Mo、Co−Cr−W−Niなどである。耐食性はステンレス鋼より数十倍高く、普通的に明らかな組織反応はない。野生股関節界面としての緩み率が高く、Coイオンの放出は、細胞と組織の壊死、皮膚アレルギー反応などを引き起こす。それは優れた耐磨擦机能を持ち、積載才能が強い。凡是は歌うインプラントとして使われています。
3、医療用チタン及びその合金
チタン及びチタン合金は現在最も多く応用されているインプラント金属生物资料であり、密度が小さく、比強度が高く、弾性率が低く、耐食性と疲労抵当机能がステンレス鋼とコバルト合金より優れており、生体適合性が良いが、硬度が低く、耐磨擦性が悪く、疲労と破壊靭性はあまり抱负的ではなく、弾性率は仍然として高く、合金に毒性元素が含まれている。合金の性質によって、チタン合金は主にα、β、α-βチタン合金
4、医療用マグネシウム合金
マグネシウム合金は分化能够な医療用资料として第3世代生物医療用资料として知られている。マグネシウムは人体に優しい元素であり、吸収性と生体適合性に優れ、骨科移植において骨に近い密度と弾性率を有する。マグネシウム合金はまた制御能够な腐食速率を持ち、血汗管移植と骨修復に良い応用の見通しがある。現在研讨されているマグネシウム合金は主にWE 43、AZ 31、Mg-Ca、MgZnCaなどを含む。マグネシウム合金は主に腐食速率が速すぎて、機械的強度が足りないなどの問題がある。
その他の医療用金属资料
最后に広く臨床治療に用いられた金、銀、白金などの貴金属は、杰出な安靖性と加工机能を持っているが、その価格が比較的に高いため、広く応用が制限されており、現金は歯科、鍼灸、体内移植及び医療用バイオセンサーなどの面で広く応用されている。
タンタル、ニオブ、ジルコニウムは、優れた化学安靖性と抗心理腐食性を有し、酸化物は根基的に吸収されず、毒性反応を示さず、その外表の酸化膜を破壊することなく他の金属と結合して利用することができる。また、杰出な生体適合性を示しているが、価格が高いため、応用が制限されている。
外形記憶合金は新しい医療用生物资料である。臨床的に利用されている外形記憶合金は主にニッケルチタン外形記憶合金である。医療用ニッケルチタン外形記憶合金は相転移領域に外形記憶特征と超弾性を有し、高温で比較的に柔らかく、変形して人体温度に加熱するとすぐに元の外形に戻り、持続的に柔らかい回復力を発生することができる。この時、资料は硬く弾力性に富み、整形や撑持の役割を果たすことができる。ステンレス鋼やチタン合金に匹敵する生体適合性を有する。その優れた生体適合性、耐食性、耐摩耗性、無毒などの特徴は、21世紀の新しい機能资料と呼ばれている。しかし、ニッケルチタン記憶合金中のニッケルイオンは周囲組織に拡散渗透し、副感化を引き起こす能够性がある。医療用外形記憶合金は主に整形内科と口腔科に用いられ、ニッケルチタン記憶合金の応用の最も良い例は本身膨張ステント、特に心臓血管ステントである。
医療用金属资料における現在の主な問題点
医療用金属资料は長年の臨床応用を経て、仍然として多くの問題が存在し、医療用资料によく見られる宿主反応のほか、金属腐食と摩耗による间接または間接的な影響もある。医療用金属资料には合金化元素が多く含まれているが、人体に許容される濃度は很是に低い。これらの合金化元素は強い負電気性を示すことが多く、その電子原子価状態を変化させ、生体内の有機物や無機物質と化合して複雑な化学台物を构成することができる（強い毒性を含むものもある）。また、金属资料を人体に移植した後、腐食、摩耗などにより金属イオンが溶出、金属、イオンが組織液に入ると、組織反応、血液反応、满身反応などの何らかの生物反応が起こり、水腫、血栓塞栓、传染、腫瘍などの現象として現れる。
また女性身体の血管中では、血小板计数、細胞、タンパク質が負の電荷を持ち、塑料质沉淀イオンは平凡的に正の電荷を持つため、血管中の大批量の塑料质イオンの沉淀は血栓の制成をもたらしやすい。鉄（Fe）、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）、モリブデン（Mo）、コバルト（Co）などの女性身体に需注意な氢化物发生器重营养原素の中で、ニッケル、コバルト、クロムイオンは女性身体に対して大きな渗透性と感作反応を持っている。インプラントから释放出された塑料质イオンが炎症病变を誘導する過程を探讨報告し、亜鉛、ニッケル、コバルトのサブミクロモル濃度でも内皮細胞Eセレクチンの発現を誘導できることを発見した。拜偶像的に前一天から会出现していた「ニッケルアレルギーとニッケル発癌問題」は、比来数百年になってようやく列国から重視され、日用品・医療用塑料质資料中のニッケル有量の制限がますます厳しくなり、標準文書で許可されている极限ニッケル有量もますます少なくなっている。19610年、198七年、199多年に上传された欧州議会の基準から、この傾向が明らかになった。そのため、轻型医療用塑料质資料を発展させる際には、その中の塑料质重营养原素を厳格に制御しなければならず、女性身体に渗透性とアレルギー性の大きい金属化重营养原素を少ないか、使わないことが望ましい。