Nikel{0}}bazlı Alaşımlar, Tıbbi Cihaz Üretiminde Titanyum Alaşımlarının Yerini Alabilir mi?
Kısmi ikamenin mümkün olduğu senaryolar
Aşırı ortamlarda korozyon direnci
Nikel{0}}bazlı alaşımlar, güçlü asitlere, alkalilere ve klorür-içeren çözeltilere karşı mükemmel direnç gösterir; bu, geleneksel titanyum alaşımlarından (örneğin, Ti-6Al-4V) daha iyidir. Aşağıdakiler gibi tıbbi ekipman bileşenlerinin üretimi için uygundurlar:cerrahi alet sterilizatörleri, diyaliz makineleri ve kimyasal analizörler, sterilantların (ör. etilen oksit, hidrojen peroksit) ve vücut sıvısı simülatörlerinin neden olduğu uzun-dönemli erozyona dayanabilecekleri yer.
Yüksek mukavemet ve aşınma direnci
Bazı nikel{0}}bazlı alaşımlar, titanyum alaşımlarına göre daha yüksek çekme mukavemetine ve aşınma direncine sahiptir. Örneğin, MP35N (bir kobalt-nikel-krom-molibden alaşımı) ultra-yüksek mukavemete ve yorulma direncine sahiptir, bu da onu ideal bir malzeme haline getirir.ortopedik cerrahi aletler, dişçilik matkap uçları ve kılavuz teller, uzun süreli kullanım sırasında aşınmaya eğilimli olan titanyum alaşımlı bileşenlerin yerini alabilecek-.
İkame önerilmediği veya mümkün olmadığı senaryolar
Biyouyumluluk riskleri
Nikel-bazlı alaşımların çoğu yüksek oranda nikel elementi içerir (%10–%70). Nikel iyonları insan vücuduna sızarak nüfusun yaklaşık %10 ila %20'sinde alerjik reaksiyonları tetikleyebilir ve hatta ciddi vakalarda iltihaplanma veya doku nekrozuna neden olabilir. Buna karşılık, titanyum alaşımları son derece düşük iyon salınım hızlarına, iyi doku uyumluluğuna sahiptir ve yüzeyde insan kemikleriyle iyi bir şekilde entegre olabilen (osseointegrasyon) stabil bir oksit filmi oluşturabilir. Bu nedenle nikel-bazlı alaşımlar titanyum alaşımlarının yerini alamaz.yapay eklemler, diş implantları, kemik plakaları ve kalp stentleri.
Yoğunluk ve modül uyuşmazlığı
Nikel-bazlı alaşımların yoğunluğu (7,8–9,0 g/cm³), titanyum alaşımlarından (4,5 g/cm³) çok daha yüksektir; bu da implante edilebilir cihazların ağırlığını artıracak ve hastalara rahatsızlık verecektir. Ek olarak, nikel-bazlı alaşımların elastik modülü paslanmaz çeliğinkine daha yakındır (yaklaşık 200 GPa), bu da insan kortikal kemiğininkinden (10-30 GPa) çok daha yüksektir. Bu, "stres koruma etkisine" yol açacaktır (implant stresin çoğunu taşır, bu da kemik erimesine neden olur), titanyum alaşımları ise bu etkiyi azaltabilen daha düşük bir elastik modüle (yaklaşık 110 GPa) sahiptir.
Hassas implantlar için işlenebilirlik sınırlamaları
Titanyum alaşımları iyi bir plastikliğe sahiptir ve katmanlı üretim (3D baskı) yoluyla karmaşık şekillere (örneğin gözenekli yapay kemik iskeleleri) işlenebilmektedir. Nikel-bazlı alaşımlar da 3D olarak basılabilse de, bunların yüksek erime noktaları ve zayıf ısı iletkenlikleri, onları işleme sırasında çatlamaya ve deformasyona yatkın hale getirir; bu da karmaşık yapılara sahip hassas implante edilebilir cihazların imalatı için uygun değildir.
Çözüm
Nikel-bazlı alaşımlartitanyum alaşımlarının kısmen değiştirilmesi-implante edilemeyen tıbbi ekipmanlarda ve-yüksek performanslı cerrahi aletlerde, bunların korozyona dayanıklılık ve dayanıklılık avantajlarından yararlanılıyor.
Yüksek biyouyumluluk ve osseointegrasyon gerektiren implante edilebilir cihazlar için titanyum alaşımları yeri doldurulamaz olarak kalır ve biyouyumluluk ve mekanik özellik sınırlamaları nedeniyle nikel{0}}bazlı alaşımlar önerilmez.
