1. AG真人国际厅

      聯係我們
      服務熱線
      手機:暫無
      地 址:武漢市東西湖區
      用於醫用的3D打印材料有哪些?醫用3D打印材料簡介
      作者:AG真人国际厅三維3D打印機 瀏覽: 發布日期:2018-11-14 11:24

      臨床應用中使用的醫用金屬材料主要包括不鏽鋼,鈷合金,鈦合金,形狀記憶合金,貴金屬和純金屬鑭,鈰,鋯等。

      1,不鏽鋼

      不鏽鋼(不鏽鋼作為生物醫學) 材料是鐵基耐腐蝕合金。它是最早開發的生物醫學合金之一。它的特點是易於加工和低價格。通過冷加工可以改善耐腐蝕性和屈服強度,以避免疲勞斷裂。根據顯微組織的不同,不鏽鋼可分為:奧氏體不鏽鋼,鐵素體不鏽鋼,馬氏體不鏽鋼,沉澱硬化不鏽鋼等,用於製造醫療器械:刀具,剪刀,止血鉗(圖1) ,針,同時,它用於製作人工關節,骨折內固定器,口腔正畸,人工心髒瓣膜和其他設備。其中,最常用的醫療應用是奧氏體超低碳不鏽鋼316L和317L。1987年,兩種合金316L和317L被納入國際標準ISO。1990年,中國製定了相應的國家標準GB 12417,該標準於1991年實施。

      圖1醫用不鏽鋼夾具

      醫用不鏽鋼的生物相容性和相關問題主要涉及植入人體後由不鏽鋼腐蝕或磨損引起的金屬離子反應。大量臨床資料表明,醫用不鏽鋼的腐蝕導致長期植入穩定性差,其密度和彈性模量從人體硬組織相對較大,導致機械相容性差。由於腐蝕會導致金屬離子或其他化合物進入周圍組織或整個身體,因此可引起體內一些不良的組織學反應,如水腫,感染,組織壞死等,導致疼痛和過敏反應。特別是,由不鏽鋼中的鎳離子沉澱引起的嚴重損傷(通常奧氏體醫用不鏽鋼含有約10%的鎳)。近年來,低鎳和無鎳醫用不鏽鋼正在逐步開發和應用。

      2,鈷合金

      Co基合金作為生物醫學材料,也是醫療中常用的金屬醫療材料。與不鏽鋼相比,醫用鈷合金更適合製造體內條件惡劣的長期種植體,其耐腐蝕性比不鏽鋼高40倍。開發的第一種醫用鈷合金是具有奧氏體結構的鈷 - 鉻 - 鉬(Co-Cr-Mo)合金。 20世紀70年代,鍛造的鈷 - 鎳 - 鉻 - 鋁 - 鎢 - 鐵(Co-Ni-Cr-Mo-W-Fe)合金具有良好的疲勞性能和MP35N鈷 - 鎳 - 鉻 - 鋁合金多相結構得到了發展。鈷合金主要用於製造人工髖關節,膝關節,關節釘,骨板,骨釘和骨針,如圖2所示。目前,應用最廣泛的是鑄造鈷鉻鋁合金,已被接受按ISO5582/4標準。1990年,中國將其納入國家標準--GB12417。

      鈷合金在人體內保持被動,腐蝕很少見。與不鏽鋼相比,鈍化膜更穩定,具有更好的耐腐蝕性。從耐磨性的角度來看,它也是所有醫用金屬材料中最好的。一般認為植入人體後沒有明顯的組織學反應。然而,由於鈷合金價格高,鈷合金製成的人造髖關節因金屬磨損和腐蝕而被Co和Ni溶解,體內鬆動率高,沉澱的Co和Ni元素有嚴重致敏和其他生物問題,很容易導致體內細胞和組織壞死,導致關節疼痛,鬆動和下沉,應用受到限製。近年來,表麵改性技術已被用於改善鈷合金的表麵性質,有效地改善其臨床效果。

      3,鈦合金

      鈦合金(鈦基合金作為生物醫學 材料)是最著名的生物親和金屬之一。自20世紀40年代以來,鈦和鈦合金逐漸在臨床醫學中得到應用。 1951年,人類開始用純鈦製作骨板和骨螺釘。在20世紀70年代中期,鈦和鈦合金開始獲得廣泛的醫療應用,並成為最有前途的醫療材料之一。目前,鈦及鈦合金主要用於骨科,特別是四肢和頭骨的修複。它們用於製作各種內固定裝置,人工關節,顱骨和硬腦膜(圖3),人工心髒瓣膜,牙齒,牙齦,支撐環和牙冠。其中,最廣泛使用的鈦合金是TC4(Ti-6A1-4V),它在室溫下具有十二β兩相的混合結構,並且通過固溶處理可以顯著提高其機械性能如強度。老化治療。

      鈦和鈦合金的密度約為4.5g/cm3,幾乎是不鏽鋼和鈷合金的一半。其密度接近人體硬組織,其生物相容性,耐腐蝕性和抗疲勞性優於不鏽鋼和鈷合金。它是目前最好的金屬醫療材料。鈦和鈦合金與人體之間的親和力來源於植入後致密的氧化鈦(TiO2)鈍化膜的表麵。它具有誘導體液中鈣和磷離子沉積形成磷灰石的能力,具有一定的生物活性。與骨結合的能力特別適合植入骨中。鈦和鈦合金的缺點是硬度低和耐磨性差。如果發生磨損,首先破壞氧化膜,然後磨損的顆粒腐蝕產品進入身體組織,特別是Ti-6Al-4V合金中的有毒釩(V)會導致植入物失效。為了提高鈦和鈦合金的耐磨性,可以通過高溫離子胺化或離子注入處理鈦和鈦合金產品的表麵,以提高表麵耐磨性。近年來,一些新的鈦合金(主要是β型合金)已經開發出來,所有這些合金都致力於減少對人體有害的元素,如V和Al。 有效地改善了鈦合金的生物相容性。

      4,形狀記憶合金

      醫用形狀記憶合金(形狀記憶合金作為生物醫學 材料)始於20世紀70年代,很快被采用。臨床實踐中使用最廣泛的形狀記憶合金是鎳鈦形狀記憶合金。醫用鎳鈦形狀記憶合金的形狀記憶恢複溫度為36±2℃,符合人體溫度,臨床表現出與鈦合金相當的生物相容性。然而,由於鎳鈦記憶合金含有大量鎳,如果表麵處理不當,鎳離子可能擴散到周圍組織中,導致細胞和組織壞死。醫用形狀記憶合金主要用於整形外科和牙科。鎳鈦記憶合金應用的最佳實例是自擴張支架,尤其是心血管支架(圖4)。

      5,貴金屬和純金屬鉍,銻和鋯

      醫用貴金屬是指用作生物醫學材料的金,銀,鉑及其合金的總稱。貴金屬具有良好的生物相容性,抗氧化和腐蝕性強,獨特的物理和化學穩定性,優異的加工特性,對人體組織無毒副作用。用作整個牙齒修複體(圖5),顱骨修複體,植入電極電子設備,神經修複設備,耳渦流神經刺激設備,膈神經刺激設備,視神經設備和心髒起搏器電極。

      铌具有良好的化學穩定性和生理耐腐蝕性。铌的氧化物不被吸收,也不會發生毒性反應。它可以與其他金屬結合使用,而不會破壞其表麵的氧化膜。在臨床上,痰液也具有良好的生物相容性,鉭,鋯,鋯和鈦具有非常相似的結構和化學性質,已應用於生物醫學領域。它們用作骨板,植入物根,假牙,心血管支架和人造心髒。然而,通常,醫用貴金屬和諸如鑭,鈰和鋯的金屬由於其相對高的價格而在其應用中受到限製。

      金屬醫療材料的主要問題

      金屬醫用材料已經臨床應用,主要問題是生物相容性,這是由金屬腐蝕和磨損引起的。由於金屬材料含有較多的合金元素,腐蝕和磨損會導致金屬離子溶解,導致細胞和組織液的某些生物反應,如組織反應,血液反應和全身反應,其特點是水腫,血栓栓塞,感染和腫瘤。鉻和鎳離子對人體有敏感反應。當鋼中的鉻元素呈現六價態時,它對人體也具有更大的毒性和過敏傾向。除了對人體具有高毒性和過敏性外,鎳離子還可能誘發生物體甚至癌症的突變。近幾十年來,科學中長期存在的“鎳過敏和鎳致癌問題”並未受到太多關注,日常和醫用金屬材料中鎳含量的限製變得越來越嚴格。因此,在開發新的醫用金屬材料時,必須嚴格控製其中的金屬元素,並且優選使用較少或不使用對人體有毒並具有高過敏性能的合金元素。

      金屬醫療材料的未來發展方向

      醫生和病人都想使用最好的金屬醫療材料。長期安全性和可靠性是醫用金屬材料的基本要求。因此,未來金屬醫用材料的發展將繼續提高使用的安全性,可靠性和生物相容性。

      2.建立金屬元素對人體毒性的毒性基礎數據庫,並利用大數據分析體內和體外金屬元素之間的相互關係,以及植入金屬材料和人體的分子水平。分子生物學技術用於研究金屬元素在分子水平上對人體組織的影響,從而進一步了解金屬醫療材料對人體的影響。

      3.未來需要進一步擴大金屬醫用材料的種類,並且需要進一步降低使用成本。雖然金屬醫療材料在過去幾十年中得到迅速發展,但臨床用途仍然有限。因此,研究和開發具有高耐腐蝕性,高耐磨性,高疲勞強度和高韌性的生物合金仍然是重要的。

      4.對於目前使用的金屬醫療材料,使用新技術和3D打印等新技術完成醫療器械的定製印刷。實際上,患者有不同的條件,醫生有不同的手術。每次手術都有自己獨特的功能。針對這種不同情況的定製印刷將有利於醫生和患者,更有利於手術的成功。

       

      本文標題:

      用於醫用的3D打印材料有哪些?醫用3D打印材料簡介


      上一篇:4D打印是什麽,與3D打印有什麽區別

      下一篇:桌麵級FDM 3D打印機到底怎麽樣?好不好?

      Copyright © 湖北AG真人国际厅三維科技有限公司 版權所有鄂ICP備17021423號-2
      湖北AG真人国际厅三維科技有限公司專業從事3D打印機等相關產品製造和銷售等業務,歡迎來電谘詢!

      湖北AG真人国际厅三維3D打印機二維碼