Análisis de material articular artificial: ¿metal implantable médico? Polímeros? ¿Cerámica?

2. Materiales de metal

Los materiales metálicos se usan ampliamente en articulaciones artificiales debido a sus buenas propiedades mecánicas, facilidad de procesamiento y estabilidad. Los principales materiales de metal incluyen acero inoxidable, aleaciones a base de cobalto, aleaciones de titanio y metales tantalum.

Aleación de titanio


El titanio es un importante metal estructural desarrollado en la década de 1950. La primera aleación de titanio utilizada fue la aleación TI-6Al-4V desarrollada con éxito en 1954 en los Estados Unidos, que se convirtió en la aleación de as en la industria de la aleación de titanio debido a su mejor resistencia al calor, resistencia, plasticidad, dureza, formabilidad, soldabilidad, corrosión resistencia y biocompatibilidad. En la década de 1950, se desarrolló como material de cuerpo aerodinámico y de aviones, y su aplicación principal en la industria se caracteriza por alta resistencia, alta plasticidad, alta resistencia y alta tolerancia a daños en metales. En la actualidad, el estándar doméstico para la aleación TI-6Al-4V para las articulaciones artificiales es YY 0117.2-2005.

Acero inoxidable

El acero inoxidable es el primer material utilizado en la prótesis de articulaciones artificiales, tiene una cierta resistencia a la corrosión y resistencia mecánica, pero contiene elementos como NI tiene un efecto teratogénico, no adecuado para una estadía a largo plazo en el cuerpo 1, además, material de acero inoxidable. en sí mismo no es biológicamente activo, es difícil formar un enlace estable y sólido con el tejido óseo. Por lo tanto, en los materiales articulares artificiales, el acero inoxidable se reemplaza gradualmente por aleaciones a base de cobalto y aleaciones de titanio. En los últimos años, el uso clínico de aleaciones a base de cobalto y aleaciones de titanio como materiales de prótesis articulares artificiales.

En comparación con el acero inoxidable, la película de pasivación de aleación a base de cobalto es más estable y tiene una mejor resistencia a la corrosión. Sus desventajas incluyen principalmente la lixiviación de la plasma de CO e Ni causada por la corrosión por fricción del metal, que estimula la secreción de citocinas 0pg y otras sustancias2 y causa necrosis de las células óseas y tejidos in vivo, lo que lleva a complicaciones como la aflojamiento de la articulación del paciente y hundimiento de la prótesis conjunta.

Aleación de cromo de cobalto


La aleación de cromo de cobalto es una aleación dura que es resistente a varios tipos de desgaste y corrosión, así como oxidación a alta temperatura. Se conoce comúnmente como aleación o aleación de aleación esteárica de cobalto-cromo-tungsteno (molibdeno) (la aleación estárica fue inventada por American Elwood Hayness en 1907). Las aleaciones a base de cobalto se realizan con cobalto como componente principal y contienen cantidades considerables de níquel, cromo, tungsteno y pequeñas cantidades de molibdeno, niobio, tantalum, titanio, lantano y otros elementos aleación.


El cobalto y el cromo son los dos elementos básicos de las aleaciones a base de cobalto, mientras que la adición de molibdeno proporciona un grano más fino y una mayor resistencia después de la fundición o la forja. Las aleaciones de cobalto-cromo-molibdeno se dividen básicamente en dos categorías: una son las aleaciones de cuocrmo, que generalmente son productos fundidos, y el otro son aleaciones conicrmo, que generalmente están (calientes) forjadas para mecanizado por precisión. Los productos articulares artificiales se usan comúnmente como aleaciones de cuocrmo fundido, y también se pueden fabricar implantes relacionados con el dental. En la actualidad, el estándar doméstico para lanzar aleación de Cocrmo es YY 0117.3-2005.

Materiales de metal tántalo poroso

El material tantalum poroso es un nuevo tipo de material de implante ortopédico que ha surgido recientemente. Debido a su buena histocompatibilidad, alta porosidad, coeficiente de fricción de alta superficie y módulo elástico bajo, se ha reconocido como un material de implante ortopédico ideal. La estructura de poros del metal tántalo poroso es similar a la de las trabéculas óseas esponjosas, con una estructura de poro conectada tridimensional, que es muy adecuada para la larga entrada de tejido óseo; Su módulo elástico coincide con el módulo elástico del tejido óseo en el sitio de implantación, evitando el efecto de enmascaramiento de estrés. El tantalio poroso es químicamente estable en el entorno del fluido corporal y exhibe una excelente biocompatibilidad. Las muchas ventajas del metal tántalo poroso han llevado a su creciente interés y su uso generalizado en aplicaciones clínicas.


Fuente de la imagen: Internet

Los datos públicos muestran que el mercado de dispositivos médicos está creciendo a una tasa compuesta anual de 5.6% desde 2018-2024 (fuente: Firestone Creations). En términos de segmentación, las ventas de dispositivos médicos ortopédicos son de $ 36.5 mil millones, lo que representa el 9% de la participación en el dispositivo médico global. ¿Cómo se convierte la selección de material, el diseño del producto y la evaluación biológica de los implantes ortopédicos metálicos hoy en día?

3. Materiales de cerámica

En el campo de la medicina, las cerámicas se utilizan como materiales de implante no solo para articulaciones artificiales, sino también para prótesis orales. Entre estos, los implantes dentales cerámicos son un mercado potencial de interés para las empresas de materiales cerámicos en todo el mundo.

Los materiales cerámicos son un nuevo tipo de material protésico que surgió después del metal y el polietileno. Se usa ampliamente debido a su buena biocompatibilidad y baja tasa de desgaste. Se utiliza principalmente para el revestimiento acetabular, la parte de la cabeza femoral o la prótesis de cóndilo femoral. Los platos que usamos en la vida también están hechos de cerámica, pero el material de cerámica elegido para la prótesis articular es muy diferente de la cerámica utilizada para los platos.

La cerámica utilizada en la vida está hecha de arcilla que está sinterizada a altas temperaturas, mientras que la cerámica utilizada en la prótesis articular está hecha de alúmina y circonio de alta pureza, y la temperatura de sinterización es más alta y más estrictamente controlada. Las juntas de cadera artificiales, por otro lado, se dividen en tres categorías: cerámica cerámica, cerámica-polietileno y aleación-polietileno, dependiendo del material de la cabeza de la bola y la copa acetabular. La principal diferencia entre cerámica cerámica, cerámica-polietileno y aleación-polietileno se refleja en las propiedades mecánicas y biológicas. Los materiales especiales y los procesos específicos producen cerámica que son resistentes al desgaste y difíciles. La literatura informa que las prótesis de cadera hechas de cerámica usan solo 5 micras por año, haciéndolas duraderas y la mejor opción para pacientes jóvenes.

El reemplazo articular artificial ha sido aclamado como uno de los principales hitos en la historia de la cirugía ortopédica en el siglo XX, y la piedra angular de la creación y desarrollo de reemplazo articular se encuentra en las prótesis articulares. Una prótesis conjunta puede parecer insignificante, pero es el resultado de la integración de la ciencia y la tecnología en muchos campos, como la medicina, la metalurgia, los materiales, los productos químicos y la mecánica, y es el resultado de décadas de esfuerzos conjuntos entre cirujanos ortopédicos y científicos de Diferentes campos. Con el desarrollo de la tecnología, surgirán más y más materiales protésicos excelentes en beneficio de los pacientes, para que los pacientes puedan deshacerse de las enfermedades articulares.