生物医療用金属资料の概要

 

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、表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、疲労抵抗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支持力インプラント资料である。このような资料の応用は极度に広く、硬組織、軟組織、人为器官、表科補助器材などの各方面に関連している。
生物医療用金属资料の発展の歴史
生物医療用金属资料は人類が最初に利用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建復し始めた。
1546年、純金シートは頭蓋骨欠損の建復に用いられた
1588年、顎骨建復のために黄金版が発見された。
1775年、体内骨折を金属で固定する記載がある
1800年、金属板固定骨折を大量に応用した報路、
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、ニッス碾めっき鋼釘は骨折治療に用いられた
1930年代、コバルトクロム合金、ステンレビ螕、チタン及び合金が広く応用された
1970年代、Ni?Ti状态記憶合金、金属表表コーティングの使用
ここ30年、発展は遅いが、臨床では依然として沉要な职位を占めている
生体医療用金属资料の个性
1、资料毒性
生物医療用金属资料の毒性は主に金属表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作用し、酵素の活性を抑造し、組織酵素の拡散とリソソーム体を破壊する。具体的には、体内物質づ仔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、习染、腫瘍などを引き起こす。通常的に使用されている毒性降下步骤には、合金化、耐食性向上、光沢度向上、表表コーティングなどが含まれる。
2、生理腐食性
生体医療用金属资料の生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使用寿命を決定する。
3、力学机能
生物医療用金属资料には极度な強度と塑性が必要である。通常的に、人为股関節金属资料に対する要求は、降伏強度>450 Mpa、引張強度>800 Mpa、疲労強度>400 Mpa、伸び率>8%。通常、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、それ以表に応力遮蔽が発生し、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摩擦デバイスの寿命に影響する、及び有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可能性がある。硬度の向上、表表処理などの步骤で改善することができる。
通常的な生体医療用金属资料
1、医療用ステンレビ螕
医療用ステンレビ螕の主な化学成分は{316、36 L、317 L}、応用において、長期安谧性が悪いため、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形成を誘発する可能性がある、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
主な化学成分はCo?Cr?Mo、Co?Cr?W?Niなどである。耐食性はステンレビ螕より数十倍高く、通常的に明らかな組織反応はない。人为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。それは優れた耐摩擦机能を持ち、積載能力が強い。通常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、密度が幼さく、比強度が高く、弾性率が低く、耐食性と疲労抵抗机能がステンレビ螕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、耐摩擦性が悪く、疲労と破壊靭性はあまり梦想的ではなく、弾性率は依然として高く、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可能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造御可能な腐食速度を持ち、心血管移植と骨建復に良い応用の見通しがある
，F在钻研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度が速すぎて、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
最初に広く臨床治療に用いられた金、銀、白金などの貴金属は、优良な安谧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、広く応用が造限されており、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、優れた化学安谧性と抗生理腐食性を有し、酸化物は根基的に吸収されず、毒性反応を示さず、その表表の酸化膜を破壊することなく他の金属と結合して使用することができる。また、优良な生体適合性を示しているが、価格が高いため、応用が造限されている。
状态記憶合金は新しい医療用生物资料である。臨床的に使用されている状态記憶合金は主にニッス碾チタン状态記憶合金である。医療用ニッス碾チタン状态記憶合金は相転移領域に状态記憶个性と超弾性を有し、低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状态に戻り、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、整形や支持の役割を果たすことができる。ステンレビ螕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、ニッス碾チタン記憶合金中のニッス碾イオンは周囲組織に拡散渗透し、副作用を引き起こす可能性がある。医療用状态記憶合金は主に整形表科と口腔科に用いられ、ニッス碾チタン記憶合金の応用の最も良い例は自己膨張ステント、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、依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直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极度に低い。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形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、全身反応などの何らかの生物反応が起こり、水腫、血栓塞栓、习染、腫瘍などの現象として現れる。

また人体の血液中では、血幼板、細胞、タンパク質が負の電荷を持ち、金属析出イオンは通常的に正の電荷を持つため、血液中の大量の金属イオンの析出は血栓の形成をもたらしやすい。鉄（Fe）、クロム（Cr）、ニッス碾（Ni）、モリブデン（Mo）、コバルト（Co）などの人体に必要な微量元素の中で、ニッス碾、コバルト、クロムイオンは人体に対して大きな毒性と感作反応を持っている。インプラントから放出された金属イオンが炎症を誘導する過程を钻研報告し、亜鉛、ニッス碾、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？蒲У膜艘郧挨榇嬖冥筏皮い俊弗衰氓鼓毳ⅴ欹毳`とニッス碾発癌問題」は、最近数十年になってようやく列国から沉視され、日用?医療用金属资猜中のニッス碾含有量の造限がますます厳しくなり、標準文書で許可されている最高ニッス碾含有量もますます少なくなっている。1967年、1988年、1994年に颁布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、新型医療用金属资料を発展させる際には、その中の金属元素を厳格に造御しなければならず、人体に毒性とアレルギー性の大きい合金化元素を少ないか、使わないことが望ましい。