Μπορούν τα κράματα βάσης νικελίου-να αντικαταστήσουν τα κράματα τιτανίου για την κατασκευή ιατρικών συσκευών;
Σενάρια όπου η μερική αντικατάσταση είναι εφικτή
Αντοχή στη διάβρωση σε ακραία μέσα
Τα κράματα βάσης νικελίου-επιδεικνύουν εξαιρετική αντοχή σε ισχυρά οξέα, αλκάλια και διαλύματα που περιέχουν χλωριούχα-, η οποία είναι καλύτερη από αυτή των συμβατικών κραμάτων τιτανίου (π.χ. Ti-6Al-4V). Είναι κατάλληλα για την κατασκευή εξαρτημάτων ιατρικού εξοπλισμού όπως π.χαποστειρωτές χειρουργικών οργάνων, μηχανήματα αιμοκάθαρσης και χημικοί αναλυτές, όπου μπορούν να αντέξουν τη μακροπρόθεσμη-διάβρωση από αποστειρωτικά (π.χ. οξείδιο του αιθυλενίου, υπεροξείδιο του υδρογόνου) και προσομοιωτές σωματικών υγρών.
Υψηλή αντοχή και αντοχή στη φθορά
Ορισμένα κράματα βάσης νικελίου-έχουν υψηλότερη αντοχή σε εφελκυσμό και αντοχή στη φθορά από τα κράματα τιτανίου. Για παράδειγμα, το MP35N (κράμα κοβαλτίου-νικελίου-χρωμίου-μολυβδαινίου) έχει εξαιρετικά-υψηλή αντοχή και αντοχή στην κόπωση, καθιστώντας το ιδανικό υλικό γιαορθοπεδικά χειρουργικά εργαλεία, οδοντιατρικά τρυπάνια και σύρματα οδηγών, το οποίο μπορεί να αντικαταστήσει εξαρτήματα από κράμα τιτανίου που είναι επιρρεπή στη φθορά κατά τη διάρκεια-μακροχρόνιας χρήσης.
Σενάρια όπου η αντικατάσταση δεν συνιστάται ή είναι εφικτή
Κίνδυνοι βιοσυμβατότητας
Τα περισσότερα κράματα βάσης νικελίου-περιέχουν υψηλό ποσοστό στοιχείων νικελίου (10%–70%). Τα ιόντα νικελίου μπορούν να εκπλυθούν στο ανθρώπινο σώμα, προκαλώντας αλλεργικές αντιδράσεις σε περίπου 10%-20% του πληθυσμού και μπορεί ακόμη και να προκαλέσουν φλεγμονή ή νέκρωση ιστού σε σοβαρές περιπτώσεις. Αντίθετα, τα κράματα τιτανίου έχουν εξαιρετικά χαμηλούς ρυθμούς απελευθέρωσης ιόντων, καλή ιστοσυμβατότητα και μπορούν να σχηματίσουν ένα σταθερό φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια, το οποίο μπορεί να ενσωματωθεί καλά με τα ανθρώπινα οστά (οστεοενσωμάτωση). Επομένως, τα κράματα βάσης νικελίου-δεν μπορούν να αντικαταστήσουν τα κράματα τιτανίουτεχνητές αρθρώσεις, οδοντικά εμφυτεύματα, οστικές πλάκες και καρδιακά στεντ.
Αναντιστοιχία πυκνότητας και συντελεστή
Η πυκνότητα των κραμάτων βάσης νικελίου- (7,8–9,0 g/cm³) είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή των κραμάτων τιτανίου (4,5 g/cm³), γεγονός που θα αυξήσει το βάρος των εμφυτεύσιμων συσκευών και θα προκαλέσει δυσφορία στους ασθενείς. Επιπλέον, το μέτρο ελαστικότητας των κραμάτων βάσης νικελίου-είναι πιο κοντά σε αυτό του ανοξείδωτου χάλυβα (περίπου 200 GPa), το οποίο είναι πολύ υψηλότερο από αυτό του ανθρώπινου φλοιώδους οστού (10–30 GPa). Αυτό θα οδηγήσει στο "φαινόμενο θωράκισης από την πίεση" (το εμφύτευμα φέρει το μεγαλύτερο μέρος της πίεσης, με αποτέλεσμα την απορρόφηση των οστών), ενώ τα κράματα τιτανίου έχουν χαμηλότερο μέτρο ελαστικότητας (περίπου 110 GPa), που μπορεί να μειώσει αυτό το αποτέλεσμα.
Περιορισμοί επεξεργασιμότητας για εμφυτεύματα ακριβείας
Τα κράματα τιτανίου έχουν καλή πλαστικότητα και μπορούν να υποστούν επεξεργασία σε πολύπλοκα σχήματα (π.χ. πορώδη τεχνητά σκελετά οστών) μέσω της κατασκευής προσθέτων (τρισδιάστατη εκτύπωση). Παρόλο που τα κράματα βάσης νικελίου-μπορούν επίσης να εκτυπωθούν 3D, το υψηλό σημείο τήξεως και η κακή θερμική αγωγιμότητα τα καθιστούν επιρρεπή σε ρωγμές και παραμόρφωση κατά την επεξεργασία, κάτι που δεν είναι κατάλληλο για την κατασκευή εμφυτεύσιμων συσκευών ακριβείας με πολύπλοκες δομές.
Σύναψη
Τα κράματα βάσης νικελίου-μποραντικαταστήσει μερικώς τα κράματα τιτανίουσε μη
Για εμφυτεύσιμες συσκευές που απαιτούν υψηλή βιοσυμβατότητα και οστεοενσωμάτωση, τα κράματα τιτανίου παραμένουν αναντικατάστατα και τα κράματα βάσης νικελίου-δεν συνιστώνται λόγω περιορισμών βιοσυμβατότητας και μηχανικών ιδιοτήτων.
