特种金属推动医疗器械创新
科学为不锈钢开辟替代方案
不同种类的不锈钢——包括 304、316、316L 等——构成医疗器械行业的骨干材料。但其他金属同样重要,且日益关键。
因为科学进步推动冶金学边界拓展,进而为医疗器械零部件特种金属的新应用创造和采用铺平道路。
提供新选择的合金
以合金形式开发的特种金属,让医疗器械行业得以超越不锈钢寻找其他合适材料。例如,MP35N 镍钴合金常替代不锈钢,因其优异性能。
强度约为不锈钢两倍,MP35N 可生产壁厚更薄、轮廓更纤细的管材。此外,高钼含量提供额外耐腐蚀性。
这种更小却极强的管材对泌尿道手术等应用极具优势。
另一典型案例是镍钛合金(即镍钛诺或 NiTi)日益普及,其拥有卓越形状记忆特性。
镍钛诺可制成管材再进一步切割成极小支架,完全塌陷以便植入人体。植入后,支架基于“记忆”原形的独特能力恢复预期形态——如曲线、U 型或其他形状。
镍钛诺还用于内窥镜等器械,赋予其高柔韧性和抗扭结性。
(了解更多 MP35N、镍钛诺等材料精密管材切割。)
难熔类特种金属
铌是当今医疗器械用的难熔特种金属之一。极其惰性、生物相容,且具高导热导电性等宝贵特性,铌常用于制造心脏起搏器小零件。
作为极具多孔性、促进骨生长附着的难熔金属,钽用于骨植入场景。钽也用于诊断标记环。但因成本和稀缺,更多以复合材料形式使用。
钨常用于医疗器械部件,如微创腹腔镜和内镜手术用管材。除提供机械强度,钨在荧光透视应用中主要用于需放射不透性场合。
密度大于铅,钨也可作为环保替代品用于辐射屏蔽材料。(详见技术白皮书《钨在医疗器械应用中的性能比较分析》。)
设计植入并长留人体的医疗器械发展,导致特种金属加工商为钛找到新用途,受益于以下发现:
- 作为极惰性材料,钛植入人体风险极低。
- 骨实际与钛生长连接,可替换磨损或不可用的骨骼。
人工膝关节、髋关节等类似应用增长最大,得益于钛及其合金。这些材料比不锈钢更适配,后者不与人骨结合。
贵金属应用
随着植入式器械诞生,精准追踪这些物体的需求随之产生。例如外科医生植入支架时,依赖所谓标记环验证支架位置和形状正确。
凭借放射不透性,天然贵金属金和铂成为标记环关键材料——让医疗专业人员看清器械在人体内位置。
但今标记环可用更广泛的放射不透金属,不限于常规 90% 铂/10% 铱。例如钨具放射不透性、密度同金但价格远低且更可预测,可替代使用。
当然,非所有贵金属都像金铂那样“惰性”。如银因抗菌性在医学受重视,但须精心工程化,极少用于医疗器械。
同样,铜具抗菌益处,用于防感染和医院消毒。但铜有促血栓担忧,虽用于宫内节育器,且充分屏蔽后可用于植入体和诊断工具的信号处理。
不再使用的特种金属
随着新应用发现,也有特种金属不再用于医疗器械。
因为科学随时间揭示材料对人类的不相容甚至毒性。结果,对先前用于提升器械外观和性能的流行工业工艺提出严重质疑。
例如,铬镀层曾大量用于使零件光亮,但医疗器械应用现已近乎完全淘汰。尽管铬是必需微量元素、少量对人类健康必要,但医疗器械中不可控量的镀铬暴露有害。
当然,有些特种金属永远不会再进入医疗器械。多年前汞盛行,但现在知道是糟糕主意。
遗憾的是,铅的神经毒性效应至今仍有提醒。因此除谨慎隐蔽用于辐射屏蔽外不再使用。
另一方面,或许永远不该说“永不”?虽然放射性材料在大多数应用中应避免,但放射性元素的破坏性在癌症治疗中仍被利用且有益。
特种金属精密零件专家
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