Spezialmetalle treiben Innovation bei Medizinprodukten voran

Wissenschaft eröffnet Alternativen zu Edelstahl

Edelstahl in seinen Varianten – 304, 316, 316L und andere – bildet das Rückgrat der Medizintechnik. Doch andere Metalle gewinnen an Bedeutung.

Denn mit wissenschaftlichem Fortschritt werden auch die Grenzen der Metallurgie verschoben. Das ebnet den Weg für neue Anwendungen und den Einsatz von Spezialmetallen für Medizinproduktkomponenten.

Legierungen, die neue Optionen bieten

Die Entwicklung von Spezialmetallen in Form von Legierungen erlaubt der Medizintechnik, über Edelstahl hinauszuschauen. Beispiel: MP35N, eine Nickel-Kobalt-Legierung, wird oft als Ersatz für Edelstahl genutzt wegen ihrer nützlichen Eigenschaften.

Mit etwa doppelt so hoher Festigkeit wie Edelstahl ermöglicht MP35N Röhrchen mit deutlich dünnerer Wand und schlankerem Profil. Zudem bietet der hohe Molybdängehalt zusätzliche Korrosionsbeständigkeit.

Diese kleineren, aber sehr festen Röhrchen sind vorteilhaft für Anwendungen wie urologische Eingriffe.

Ein weiteres Beispiel für wissenschaftliche Fortschritte, die den Markt zu Spezialmetallen treiben: der steigende Einsatz von Nickel-Titan-Legierung, auch bekannt als Nitinol oder NiTi, mit exzellenten Formgedächtniseigenschaften.

Nitinol kann zu einem Rohr geformt und dann in einen winzigen Stent geschnitten werden, der sich für die einfache Platzierung im Körper vollständig zusammenfaltet. Einmal platziert, kehrt der Stent in die gewünschte Form zurück – Kurve, U-Form oder andere – basierend auf der einzigartigen Fähigkeit, seine "ursprüngliche Form zu erinnern".

Nitinol wird auch für Endoskope genutzt, denen es hohe Flexibilität und Knickfestigkeit verleiht.

(Mehr über Präzisionsröhrchen aus MP35N, Nitinol und anderen Materialien.)

Spezialmetalle des Refraktärtyps

Niob ist eines der refraktären Spezialmetalle in heutigen Medizinprodukten. Sehr inert und biokompatibel mit wertvollen Eigenschaften wie hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit, wird Niob oft für kleine Schrittmacherteile verwendet.

Als hochporöses refraktäres Metall, das Knochenwachstum und -anhaftung fördert, ist Tantal nützlich für Implantate bei Knochenkontakt. Tantal dient auch für radiopake Markerringe. Aufgrund von Kosten und Seltenheit wird es häufiger als Komposit eingesetzt.

Wolfram findet sich oft in Medizinproduktkomponenten, wie Röhrchen für minimalinvasive laparoskopische und endoskopische Eingriffe. Neben mechanischer Festigkeit wird Wolfram dort eingesetzt, wo Radiopazität gefordert ist – primär in Fluoroskopie-Anwendungen.

Mit einer Dichte größer als Blei kann Wolfram auch als umweltverträgliche Alternative zu Blei als Strahlenschutzmaterial dienen. (Mehr in unserem Technical Paper: "A Comparative Analysis of the Properties of Tungsten for Medical Device Applications".)

Die Entwicklung von Medizinprodukten, die im Körper platziert und verbleiben, führte Spezialmetallverarbeiter zu neuen Anwendungen für Titan, profitierend von Entdeckungen wie:

• Als sehr inertes Material birgt Titan minimales Risiko für den menschlichen Körper bei Implantation.
• Knochen wächst tatsächlich Verbindungen zu Titan, sodass es zur Ersetzung abgenutzter oder unbrauchbarer Knochen genutzt werden kann.

Künstliche Kniegelenke, Hüftgelenke und ähnliche Anwendungen haben wahrscheinlich ihr größtes Wachstum dem Einsatz von Titan und seinen Legierungen zu verdanken. Diese Materialien sind für diesen Zweck weitaus verträglicher als Edelstahl, der nicht mit menschlichem Knochen verwächst.

Anwendungen für Edelmetalle

Mit der Entwicklung implantierbarer Geräte entstand die Notwendigkeit, diese Objekte sorgfältig zu verfolgen. Wenn Chirurgen einen Stent platzieren, verlassen sie sich auf sogenannte Markerringe, um zu verifizieren, dass der Stent an der richtigen Stelle und in korrekter Form sitzt.

Dank ihrer Radiopazität wurden natürlich vorkommende Edelmetalle wie Gold und Platin wichtig für Markerringe – sie ermöglichen Medizinern, platzierte Geräte im Körper zu sehen.

Heutige Markerringe können aus einem breiteren Spektrum radiopaker Metalle gefertigt sein als das übliche 90% Platin/10% Iridium. Beispielsweise kann Wolfram – radiopak, mit einer Dichte identisch zu Gold, aber weit niedrigerem und vorhersehbarerem Preis – verwendet werden.

Nicht alle Edelmetalle sind so "edel" wie Gold und Platin. Silber wird in der Medizin für antimikrobielle Eigenschaften geschätzt, muss aber sorgfältig konstruiert werden und wird selten für Medizinprodukte genutzt.

Ähnlich hat Kupfer antimikrobielle Vorteile für Infektionsprävention und Krankenhaussterilisation. Kupfer birgt jedoch thrombozytäre Bedenken, wurde aber in IUDs genutzt und kann, ausreichend abgeschirmt, für Signalverarbeitung bei Implantaten und Diagnostik dienen.

Spezialmetalle, die nicht mehr verwendet werden

Während neue Anwendungen entdeckt werden, gibt es Spezialmetalle, die in Medizinprodukten nicht mehr genutzt werden.

Im Laufe der Zeit deckte die Wissenschaft Unverträglichkeit und sogar Toxizität für Menschen auf. Dadurch wurden signifikante Fragen zu zuvor populären industriellen Prozessen aufgeworfen, die Geräteoptik und -leistung verbesserten.

Beispiel: Chrombeschichtung wurde einst extensiv genutzt, um Teile glänzend zu machen. Ihre Nutzung in Medizinprodukten ist nun fast vollständig ausgephast. Obwohl Chrom ein essenzielles Spurenelement ist und kleine Mengen für die Gesundheit nötig sind, ist die Exposition gegenüber unkontrollierten Mengen galvanisierten Chroms in Medizinprodukten schädlich.

Natürlich gibt es Metalle, die nie wieder in Medizinprodukte gelangen. Quecksilber war einst verbreitet – heute wissen wir, dass das eine schreckliche Idee ist.

Traurigerweise erinnern uns Bleineurotoxizitätseffekte daran, dass Blei nicht genutzt wird – außer vorsichtig und abgeschirmt für Strahlenschutz.

Andererseits: Vielleicht sollte man nie "nie" sagen? Während radioaktive Materialien in den meisten Anwendungen zu vermeiden sind, werden die destruktiven Eigenschaften radioaktiver Elemente in der Krebstherapie weiterhin nutzbringend eingesetzt.

Experten für Präzisionsteile aus Spezialmetallen

Während Wissenschaft und Medizintechnik fortschreiten, wird Metal Cutting hier sein, um die Bedürfnisse der Medizintechnik nach Präzisionsröhrchen und anderen Teilen aus Spezialmetallen zu erfüllen.

Als Präzisionsmetallfertigungsunternehmen umfassen unsere Expertenfähigkeiten extrem enges Toleranzschneiden, Schleifen, Läppen und Polieren aller Metalle für Medizinproduktanwendungen. Wir bieten auch Sekundäroperationen sowie Wolfram- und Molybdänprodukte wie Draht, Band und Stab.

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