Hợp kim gốc Niken-có thể thay thế hợp kim Titan trong sản xuất thiết bị y tế không?
Các tình huống có thể thay thế một phần
Khả năng chống ăn mòn trong môi trường khắc nghiệt
Hợp kim gốc niken-có khả năng chống chịu tuyệt vời với các dung dịch chứa axit, kiềm và clorua-mạnh, tốt hơn so với hợp kim titan thông thường (ví dụ: Ti-6Al-4V). Chúng thích hợp để sản xuất các thành phần của thiết bị y tế nhưmáy tiệt trùng dụng cụ phẫu thuật, máy lọc máu và máy phân tích hóa học, nơi chúng có thể chịu được sự-xói mòn lâu dài bởi các chất khử trùng (ví dụ: ethylene oxit, hydrogen peroxide) và các chất mô phỏng dịch cơ thể.
Độ bền cao và chống mài mòn
Một số hợp kim gốc niken-có độ bền kéo và khả năng chống mài mòn cao hơn hợp kim titan. Ví dụ: MP35N (hợp kim coban-niken-crom-molypden) có độ bền cực cao và khả năng chống mỏi, khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng chodụng cụ phẫu thuật chỉnh hình, mũi khoan nha khoa và dây dẫn hướng, có thể thay thế các thành phần bằng hợp kim titan dễ bị mòn trong quá trình-sử dụng lâu dài.
Các tình huống trong đó việc thay thế không được khuyến khích hoặc không khả thi
Rủi ro tương thích sinh học
Hầu hết các hợp kim gốc niken-có chứa tỷ lệ nguyên tố niken cao (10%–70%). Các ion niken có thể thẩm thấu vào cơ thể con người, gây ra phản ứng dị ứng ở khoảng 10%–20% dân số và thậm chí có thể gây viêm hoặc hoại tử mô trong những trường hợp nghiêm trọng. Ngược lại, hợp kim titan có tốc độ giải phóng ion cực thấp, khả năng tương thích mô học tốt và có thể tạo thành màng oxit ổn định trên bề mặt, có thể tích hợp tốt với xương người (tích hợp xương). Do đó, hợp kim gốc niken{8}}không thể thay thế hợp kim titan trongkhớp nhân tạo, cấy ghép nha khoa, tấm xương và ống đỡ động mạch tim.
Mật độ và mô đun không phù hợp
Mật độ của hợp kim gốc niken-(7,8–9,0 g/cm³) cao hơn nhiều so với hợp kim titan (4,5 g/cm³), điều này sẽ làm tăng trọng lượng của thiết bị cấy ghép và gây khó chịu cho bệnh nhân. Ngoài ra, mô đun đàn hồi của hợp kim gốc niken-gần với mô đun đàn hồi của thép không gỉ (khoảng 200 GPa), cao hơn nhiều so với mô đun đàn hồi của vỏ não con người (10–30 GPa). Điều này sẽ dẫn đến “hiệu ứng che chắn ứng suất” (bộ cấy ghép chịu phần lớn ứng suất, dẫn đến hiện tượng tiêu xương), trong khi hợp kim titan có mô đun đàn hồi thấp hơn (khoảng 110 GPa) nên có thể làm giảm hiệu ứng này.
Hạn chế về khả năng xử lý đối với cấy ghép chính xác
Hợp kim titan có độ dẻo tốt và có thể được xử lý thành các hình dạng phức tạp (ví dụ: giàn xương nhân tạo xốp) thông qua sản xuất bồi đắp (in 3D). Mặc dù hợp kim gốc niken{4}}cũng có thể được in 3D nhưng điểm nóng chảy cao và tính dẫn nhiệt kém khiến chúng dễ bị nứt và biến dạng trong quá trình xử lý, không phù hợp để sản xuất các thiết bị cấy ghép chính xác có cấu trúc phức tạp.
Phần kết luận
Hợp kim cơ sở niken-có thểthay thế một phần hợp kim titantrong thiết bị y tế không-có thể cấy ghép và các dụng cụ phẫu thuật-hiệu suất cao, tận dụng ưu điểm của chúng về khả năng chống ăn mòn và độ bền.
Đối với các thiết bị cấy ghép yêu cầu khả năng tương thích sinh học và tích hợp xương cao, hợp kim titan vẫn không thể thay thế và hợp kim gốc niken-không được khuyến nghị do các hạn chế về khả năng tương thích sinh học và đặc tính cơ học.
