Die wichtigsten Metalle für die medizinische Industrie

Heute ist die Auftragsfertigung von Medizinprodukten eine boomende Branche. Medizinische Geräte werden aus bestimmten Metallen hergestellt, um sicherzustellen, dass die Geräte lange Zeit ohne Korrosionsrisiko oder Beeinträchtigung durch die Umgebung funktionieren, da dies die Genesung des Patienten beeinträchtigen kann.

Wenn Sie ein Entwickler von medizinischen Produkten oder anderen Geräten sind, die im Gesundheitswesen verwendet werden, müssen Sie die Herstellungsmaterialien sorgfältig auswählen. Im Allgemeinen wird Metall für Anwendungen, die höchste Festigkeit und Haltbarkeit erfordern, gegenüber Kunststoff oder anderen Materialien bevorzugt, insbesondere wenn es für Werkzeuge verwendet wird, die großen mechanischen Belastungen standhalten, oder als Gelenkersatz.

Darüber hinaus müssen Metalle, die in medizinischen Umgebungen verwendet werden, neben den rein mechanischen Eigenschaften auch spezifische Standards erfüllen, die die meisten anderen Produkte nicht erfüllen können. Beispielsweise müssen sie in Gegenwart von menschlichem Gewebe oder Körperflüssigkeiten möglicherweise ungiftig sein. Oder sie müssen möglicherweise Reinigungschemikalien wie Reinigungsmitteln und Alkohol widerstehen. Das für Implantate verwendete Metall muss nicht nur ungiftig, sondern auch nicht magnetisch und nicht korrosiv sein.

Das Verständnis der Unterschiede zwischen diesen Materialien und der vielen Möglichkeiten, die jedes Metall bietet, gibt Designern ein gewisses Maß an Freiheit bei der Auswahl der geeigneten Sorte oder Legierung für die Anwendung. Hersteller von Medizinprodukten und implantierbaren Geräten können heute aus einer Vielzahl effektiver Metalle wählen.

In diesem Artikel untersuchen wir, welche Materialien für die Herstellung von Medizinprodukten geeignet sind. Mehrere unedle Metalle und Metalllegierungen sind unverzichtbar geworden.

Edelstahl

Bei Anweisungen zur Integration von Metallteilen in ein medizinisches Gerätedesign ist die übliche Wahl Edelstahl der Serie 300.

Diese Legierungen sind eigentlich nicht korrosiv. Verschiedene Oberflächen sind herstellbar, von spiegelnd bis matt; es bietet hervorragende mechanische und physikalische Eigenschaften; und es ist einfacher, sie kalt zu formen oder in verschiedene Teile zu verarbeiten.

Die Edelstahllegierung besteht aus 17 % bis 25 % Chrom und 8 % bis 25 % Nickel. Das Vorhandensein von Chrom verleiht rostfreiem Stahl eine gewisse Korrosionsbeständigkeit, indem es einen festen, haftenden und unsichtbaren Chromoxidfilm auf der Oberfläche der Legierung bildet.

Edelstahl ist ein ideales Material für viele Arten von medizinischen Geräten. Es ist ungiftig, nicht korrosiv, langlebig und kann zur einfachen Reinigung zu einer sehr feinen Oberfläche poliert werden.

Die am häufigsten für medizinische Implantate und Körperpiercings verwendeten Edelstahlarten sind 316 und 316L, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Dies ist wichtig, da Korrosion im Blut zu Infektionen und möglicherweise sogar zum Tod führen kann. Viele Menschen reagieren auch allergisch auf Nickel. Daher kann es nickelarme Edelstahlsorten ersetzen.

Die meisten chirurgischen Instrumente bestehen aus 440er Edelstahl. Es ist nicht so korrosionsbeständig wie 316, hat aber einen höheren Kohlenstoffgehalt, was bedeutet, dass es wärmebehandelt werden kann, um sehr scharfe Kanten für Schneidwerkzeuge zu erzeugen.

Es kann auch für Pinzetten, Pinzetten, Gefäßklemmen und andere chirurgische Instrumente verwendet werden, die langlebig und leicht zu reinigen und zu desinfizieren sein müssen. Außerdem wird manchmal Edelstahlgewebe für intravaskuläre Stents verwendet.

Titan

Unter den häufig verwendeten Metallmaterialien ist Titan eines der beliebtesten Metalle, das bei der Herstellung von medizinischen Geräten verwendet wird. Neben medizinischen Geräten für den internen Gebrauch wird es auch zur Herstellung von Geräten für den externen Gebrauch verwendet, z. B. chirurgische Instrumente, zahnärztliche Geräte und orthopädische Geräte. Reintitan ist am inertsten und teuersten und wird normalerweise für Teile mit extrem hoher Zuverlässigkeit oder Teile verwendet, die nach der Operation am Patienten verbleiben. Titan ist heute ein gängiger Ersatz für Edelstahl und kann zur Herstellung von Knochenstützen und Knochenersatzmaterialien verwendet werden. Es ist so stark und haltbar wie Edelstahl, gleichzeitig leichter und hat eine ausgezeichnete Biokompatibilität. Dazu gehören Ersatzgelenke, Herzschrittmacherdosen und andere Metallimplantate.

Es gibt Titanlegierungen medizinischer Qualität, die speziell zur Herstellung medizinischer Geräte verwendet werden. Titan 6AL4V ELI und Titan 6AL4V sind Legierungen, die aus 4 % Vanadium und 6 % Aluminium bestehen. Die Titanlegierung ist harmonisch mit dem menschlichen Körper verbunden und eignet sich daher sehr gut für die Herstellung medizinischer Geräte. Es ist nicht verwunderlich, dass auch Titanlegierungen zu vielen Perforationen verarbeitet werden können.

Andere Arten von Titan, die in Medizinprodukten verwendet werden, umfassen Gr.23 und Gr.5, die spezielle Qualitäten sind, die von bestimmten Herstellern von Medizinprodukten verwendet werden. Ti-6AL-4V ELI und Ti-6AL-4V werden häufig bei der Herstellung von Zahnimplantaten und zahnärztlichen Geräten verwendet, hauptsächlich wegen ihrer hohen Bruchfestigkeit.

Kupfer-Titan ist außerdem resistent gegen Bakterien und eignet sich ideal für chirurgische Geräte, da bei Kontakt mit Bakterien keine Kontamination befürchtet werden muss und es sicher mit Geräten verwendet werden kann, die Strahlung abgeben

Aluminium

Obwohl es selten in direkten Kontakt mit der Karosserie kommt, wird Aluminium sehr häufig für verschiedene Arten von Stützausrüstung verwendet, die leicht, stark und korrosionsbeständig sein müssen. Beispiele sind Bettgestelle, Rollstühle, Gehstöcke, orthopädische Stents und intravenöse Stents. Da Rohaluminium leicht rostet oder oxidiert, müssen Aluminiumteile normalerweise lackiert oder eloxiert werden, um die Haltbarkeit zu verbessern.

Niob

Niob ist eines der hochschmelzenden Spezialmetalle, die heute in medizinischen Geräten verwendet werden. Niob ist hoch inert und biokompatibel. Neben seinen wertvollen Eigenschaften wie hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit wird es häufig zur Herstellung von Kleinteilen von Herzschrittmachern verwendet. Tantal ist ein hochporöses hochschmelzendes Metall, das das Knochenwachstum fördert und daran haftet, sodass Tantal für Implantate in Gegenwart von Knochen verwendet werden kann. Dieses Material wird auch für diagnostische Markierungsbänder verwendet. Aufgrund der Kosten und der Seltenheit des Elements wird Tantal jedoch häufig als Verbundmaterial verwendet.

Wolfram

Wolfram ist auch häufig Bestandteil medizinischer Geräte, wie z. B. Schläuche, die zur Durchführung minimalinvasiver Laparoskopie- und Endoskopieverfahren verwendet werden. Neben der Bereitstellung mechanischer Festigkeit kann Wolfram auch dort eingesetzt werden, wo Röntgenopazität erforderlich ist, hauptsächlich bei Fluoreszenzinspektionsanwendungen, und die Dichte von Wolfram ist größer als die von Blei, und es kann auch als umweltverträglicher Bleiersatz für die Strahlenabschirmung verwendet werden Materialien.

Nitinol

Nitinol ist eine Legierung aus einer Kombination von Nickel und Titan. Aufgrund seiner superelastischen Eigenschaften reagiert dieses Metall reversibel auf Belastungen. Formgedächtnis ist ein Begriff, der verwendet wird, um die Fähigkeit von Nitinol auszudrücken, sich bei einer bestimmten Temperatur zu verformen und dann seine ursprüngliche Form wiederzuerlangen, wenn es einer Temperatur über seiner Umwandlungstemperatur ausgesetzt wird.

Aufgrund seiner Fähigkeit, großen Belastungen standzuhalten, wird Nitinol häufig als ideales Material für das Design und die Konstruktion medizinischer Geräte verwendet. Einige medizinische Geräte, die aus diesem Metall hergestellt werden, umfassen Werkzeuge wie Biopsiegeräte und kleine Greifwerkzeuge. Ideal für die Herstellung von medizinischen Werkzeugen, die einfach erweitert und auf eine große Fläche erweitert werden können.

Aufgrund seiner einzigartigen Leistung und seines geringen Gewichts eignet sich Nitinol sehr gut für die Herstellung biomedizinischer Anwendungen wie Klammern, Herzklappenwerkzeuge, komplexe Abstandshalter, Knochenanker, Herzklappengeräte und verschiedene Implantate.

Es kann auch verwendet werden, um lokalisierbare Marker und diagnostische Linien für die Lokalisierung von Brusttumoren herzustellen. Diese Geräte werden bevorzugt, da sie bei der Diagnose und Behandlung von Brustkrebs weniger invasiv sind.