Mogu li legure na bazi-nikla zamijeniti legure titana za proizvodnju medicinskih uređaja?
Scenariji u kojima je djelomična zamjena izvediva
Otpornost na koroziju u ekstremnim medijima
Legure na bazi-nikla pokazuju izvrsnu otpornost na jake kiseline, lužine i otopine-koje sadrže kloride, što je bolje od konvencionalnih legura titana (npr. Ti-6Al-4V). Prikladni su za proizvodnju komponenti medicinske opreme kao što susterilizatori kirurških instrumenata, strojevi za dijalizu i kemijski analizatori, gdje mogu izdržati dugotrajnu -eroziju sterilantima (npr. etilen oksid, vodikov peroksid) i simulatorima tjelesnih tekućina.
Visoka čvrstoća i otpornost na habanje
Neke legure na bazi-nikla imaju veću vlačnu čvrstoću i otpornost na trošenje od legura titana. Na primjer, MP35N (legura kobalt-nikal-krom-molibden) ima ultra-visoku čvrstoću i otpornost na zamor, što ga čini idealnim materijalom zaortopedski kirurški alati, zubna svrdla i žice za navođenje, koji može zamijeniti komponente od legure titana koje su sklone trošenju tijekom dugotrajne-upotrebe.
Scenariji u kojima zamjena nije preporučljiva ili izvediva
Rizici biokompatibilnosti
Većina legura na bazi-nikla sadrži visok udio elemenata nikla (10%–70%). Ioni nikla mogu se isprati u ljudskom tijelu, izazivajući alergijske reakcije kod oko 10%–20% populacije, a mogu čak izazvati upalu ili nekrozu tkiva u teškim slučajevima. Nasuprot tome, legure titana imaju iznimno niske stope otpuštanja iona, dobru histokompatibilnost i mogu stvoriti stabilan oksidni film na površini, koji se može dobro integrirati u ljudske kosti (oseointegracija). Stoga legure na bazi nikla-ne mogu zamijeniti legure titanaumjetni zglobovi, zubni implantati, koštane ploče i srčani stentovi.
Neusklađenost gustoće i modula
Gustoća legura na bazi nikla- (7,8–9,0 g/cm³) puno je veća od one legura titana (4,5 g/cm³), što će povećati težinu implantabilnih uređaja i izazvati nelagodu kod pacijenata. Osim toga, modul elastičnosti legura na bazi nikla-bliži je modulu nehrđajućeg čelika (oko 200 GPa), koji je mnogo viši od modula ljudske kortikalne kosti (10–30 GPa). To će dovesti do "učinka zaštite od naprezanja" (implantat podnosi najveći dio naprezanja, što rezultira resorpcijom kosti), dok legure titana imaju niži modul elastičnosti (oko 110 GPa), što može smanjiti ovaj učinak.
Ograničenja obradivosti za precizne implantate
Legure titana imaju dobru plastičnost i mogu se obraditi u složene oblike (npr. porozne umjetne koštane skele) aditivnom proizvodnjom (3D printanje). Iako se legure na bazi nikla- također mogu 3D ispisati, njihova visoka točka taljenja i slaba toplinska vodljivost čine ih sklonima pucanju i deformacijama tijekom obrade, što nije prikladno za proizvodnju preciznih implantabilnih uređaja složene strukture.
Zaključak
Legure na bazi nikla-mogudjelomično zamijeniti legure titanau medicinskoj opremi koja se ne{0}}ugrađuje i kirurškim alatima visokih{1}}učinkovitosti, iskorištavajući njihove prednosti u otpornosti na koroziju i čvrstoći.
Za implantabilne uređaje koji zahtijevaju visoku biokompatibilnost i oseointegraciju, legure titana ostaju nezamjenjive, a legure na bazi-nikla ne preporučuju se zbog ograničenja biokompatibilnosti i mehaničkih svojstava.
