Análise de material articular artificial: metal implantável médico? Polímeros? Cerâmica?

2. Materiais de metal

Os materiais metálicos são amplamente utilizados em articulações artificiais devido às suas boas propriedades mecânicas, facilidade de processamento e estabilidade. Os principais materiais de metal incluem aço inoxidável, ligas à base de cobalto, ligas de titânio e metais de tântalo.

Liga de titânio


O titânio é um metal estrutural importante desenvolvido na década de 1950. A primeira liga de titânio usada foi a liga Ti-6Al-4V desenvolvida com sucesso em 1954 nos Estados Unidos, que se tornou a liga do ás na indústria de ligas de titânio devido à sua melhor resistência ao calor, força, plasticidade, tenacidade, formabilidade, soldabilidade, corrosão Resistência e biocompatibilidade. Na década de 1950, foi desenvolvido como um material de motor e aeronaves, e sua principal aplicação na indústria é caracterizada por alta resistência, alta plasticidade, alta resistência e alta tolerância a danos em metal. Atualmente, o padrão doméstico da liga Ti-6Al-4V para articulações artificiais é YY 0117.2-2005.

Aço inoxidável

O aço inoxidável é o primeiro material usado na prótese articular artificial, tem uma certa resistência à corrosão e força mecânica, mas contém elementos como a NI tem um efeito teratogênico, não adequado para estadia de longo prazo no corpo 1, além disso, material de aço inoxidável O próprio não é biologicamente ativo, é difícil formar uma ligação estável e sólida com o tecido ósseo. Portanto, nos materiais articulares artificiais, o aço inoxidável é gradualmente substituído por ligas à base de cobalto e ligas de titânio. Nos últimos anos, o uso clínico de ligas à base de cobalto e ligas de titânio como materiais de prótese articular artificial.

Comparado ao aço inoxidável, o filme de passivação da liga à base de cobalto é mais estável e tem melhor resistência à corrosão. Suas desvantagens incluem principalmente a lixiviação do plasma de CO e Ni causado pela corrosão do atrito do metal, o que estimula a secreção de citocinas 0pg e outras substâncias2 e causa necrose de células ósseas e tecidos in vivo, levando a complicações, como afrouxamento da articulação do paciente e do paciente e naufrágio da prótese conjunta.

Liga de cobalto-cromo


A liga de cobalto-cromo é uma liga hard que é resistente a vários tipos de desgaste e corrosão, bem como a oxidação de alta temperatura. É comumente referido como liga de cobalto-cromo-tungstênio (liga de molibdênio) ou liga esteárica (liga esteárica foi inventada pelo americano Elwood Hayness em 1907). As ligas à base de cobalto são feitas com cobalto como o componente principal e contêm quantidades consideráveis ​​de níquel, cromo, tungstênio e pequenas quantidades de molibdênio, nióbio, tântalo, titânio, lantânio e outros elementos de liga.


O cobalto e o cromo são os dois elementos básicos das ligas à base de cobalto, enquanto a adição de molibdênio fornece um grão mais fino e maior força após a fundição ou forjamento. As ligas de cobalto-cromo-molibdênio são basicamente divididas em duas categorias: uma são as ligas COCRMO, que geralmente são produtos fundidos e o outro são as ligas cicrmo, que geralmente são forjadas (quentes) forjadas para usinagem de precisão. Os produtos articulares artificiais são comumente usados ​​como ligas de COCRMO fundidas, e os implantes relacionados a odontologia também podem ser fabricados. Atualmente, o padrão doméstico para a liga COCRMO de fundição é YY 0117.3-2005.

Materiais de metal de tântalo poroso

O material poroso de tântalo é um novo tipo de material de implante ortopédico que surgiu recentemente. Devido à sua boa histocompatibilidade, alta porosidade, alto coeficiente de atrito da superfície e baixo módulo elástico, foi reconhecido como um material de implante ortopédico ideal. A estrutura dos poros do metal de tântalo porosa é semelhante à das trabéculas ósseas esponjosas, com uma estrutura de poro conectada tridimensional, que é muito adequada para a longa entrada de tecido ósseo; Seu módulo elástico corresponde ao módulo elástico do tecido ósseo no local da implantação, evitando o efeito de mascaramento do estresse. O tântalo poroso é quimicamente estável no ambiente do fluido corporal e exibe excelente biocompatibilidade. As muitas vantagens do metal de tântalo poroso levaram a seu crescente interesse e uso generalizado em aplicações clínicas.


Fonte da imagem: Internet

Os dados públicos mostram que o mercado de dispositivos médicos está crescendo a um CAGR de 5,6% em relação a 2018-2024 (Fonte: Firestone Creations). Em termos de segmentação, as vendas de dispositivos médicos ortopédicos são de US $ 36,5 bilhões, representando 9% da participação global dos dispositivos médicos. Como a seleção de materiais, o design do produto e a avaliação biológica de implantes ortopédicos metal se tornam um desafio premente hoje?

3. Materiais de cerâmica

Na área médica, a cerâmica é usada como materiais de implante não apenas para articulações artificiais, mas também para próteses orais. Entre eles, os implantes dentários cerâmicos são um potencial mercado de interesse para empresas de materiais de cerâmica em todo o mundo.

Os materiais cerâmicos são um novo tipo de material protético que emergiu após metal e polietileno. É amplamente utilizado devido à sua boa biocompatibilidade e baixa taxa de desgaste. É usado principalmente para revestimento acetabular, parte da cabeça femoral ou prótese femoral do côndilo. Os pratos que usamos na vida também são feitos de cerâmica, mas o material de cerâmica escolhido para a prótese articular é muito diferente da cerâmica usada para pratos.

A cerâmica usada na vida é feita de argila sinterizada a altas temperaturas, enquanto a cerâmica usada na prótese articular é feita de alumina e zircônia de alta pureza, e a temperatura de sinterização é maior e mais estritamente controlada. As articulações artificiais do quadril, por outro lado, são divididas em três categorias: cerâmica-cerâmica, cerâmica-polietileno e liga-polietileno, dependendo do material da cabeça da bola e do copo acetabular. A principal diferença entre cerâmica-cerâmica, polioletileno de cerâmica e liga-polietileno é refletida nas propriedades mecânicas e biológicas. Materiais especiais e processos específicos produzem cerâmica que são resistentes ao desgaste e difíceis. A literatura relata que as próteses do quadril feitas de cerâmica usam apenas 5 mícrons por ano, tornando -as duráveis ​​e a melhor escolha para pacientes jovens.

A substituição articular artificial foi aclamada como um dos principais marcos da história da cirurgia ortopédica no século XX, e a pedra angular da criação e desenvolvimento da substituição articular está nas próteses articulares. Uma prótese conjunta pode parecer insignificante, mas é o resultado da integração da ciência e da tecnologia em muitos campos, como medicina, metalurgia, materiais, produtos químicos e mecânicos, e é o resultado de décadas de esforços conjuntos entre cirurgiões ortopédicos e cientistas de de campos diferentes. Com o desenvolvimento da tecnologia, mais e mais excelentes materiais protéticos surgirão para o benefício dos pacientes, para que os pacientes possam se livrar de doenças conjuntas.