Bolehkah Aloi asas-Nikel Menggantikan Aloi Titanium untuk Pengilangan Peranti Perubatan?
Senario di mana penggantian separa boleh dilaksanakan
Rintangan kakisan dalam media yang melampau
Aloi asas-nikel mempamerkan rintangan yang sangat baik terhadap larutan asid kuat, alkali dan klorida-yang lebih baik daripada aloi titanium konvensional (cth, Ti-6Al-4V). Ia sesuai untuk pembuatan komponen peralatan perubatan sepertipensteril instrumen pembedahan, mesin dialisis, dan penganalisis kimia, di mana ia boleh menahan hakisan jangka panjang-oleh pensterilan (cth, etilena oksida, hidrogen peroksida) dan simulator cecair badan.
Kekuatan tinggi dan rintangan haus
Sesetengah aloi asas-nikel mempunyai kekuatan tegangan dan rintangan haus yang lebih tinggi daripada aloi titanium. Contohnya, MP35N (ali kobalt-nikel-kromium-molibdenum) mempunyai kekuatan ultra-tinggi dan rintangan lesu, menjadikannya bahan yang ideal untukalat pembedahan ortopedik, bit gerudi pergigian, dan wayar panduan, yang boleh menggantikan komponen aloi titanium yang terdedah kepada haus semasa-penggunaan jangka panjang.
Senario di mana penggantian tidak disyorkan atau boleh dilaksanakan
Risiko biokompatibiliti
Kebanyakan aloi asas-nikel mengandungi bahagian unsur nikel yang tinggi (10%–70%). Ion nikel boleh meresap keluar dalam tubuh manusia, mencetuskan tindak balas alahan pada kira-kira 10%–20% daripada populasi, malah boleh menyebabkan keradangan atau nekrosis tisu dalam kes yang teruk. Sebaliknya, aloi titanium mempunyai kadar pelepasan ion yang sangat rendah, histokompatibiliti yang baik, dan boleh membentuk filem oksida yang stabil di permukaan, yang boleh disepadukan dengan baik dengan tulang manusia (osseointegration). Oleh itu, aloi asas-nikel tidak boleh menggantikan aloi titaniumsendi tiruan, implan pergigian, plat tulang, dan stent jantung.
Ketumpatan dan modulus tidak sepadan
Ketumpatan aloi asas-nikel (7.8–9.0 g/cm³) jauh lebih tinggi daripada aloi titanium (4.5 g/cm³), yang akan meningkatkan berat peranti boleh implan dan menyebabkan ketidakselesaan kepada pesakit. Selain itu, modulus anjal aloi asas-nikel lebih hampir dengan keluli tahan karat (kira-kira 200 GPa), yang jauh lebih tinggi daripada tulang kortikal manusia (10–30 GPa). Ini akan membawa kepada "kesan pelindung tekanan" (implan menanggung kebanyakan tekanan, mengakibatkan penyerapan tulang), manakala aloi titanium mempunyai modulus keanjalan yang lebih rendah (kira-kira 110 GPa), yang boleh mengurangkan kesan ini.
Had kebolehprosesan untuk implan ketepatan
Aloi titanium mempunyai keplastikan yang baik dan boleh diproses menjadi bentuk yang kompleks (cth, perancah tulang tiruan berliang) melalui pembuatan bahan tambahan (cetakan 3D). Walaupun aloi asas-nikel juga boleh dicetak 3D, takat leburnya yang tinggi dan kekonduksian terma yang lemah menjadikannya terdedah kepada keretakan dan ubah bentuk semasa pemprosesan, yang tidak sesuai untuk mengeluarkan peranti boleh implan ketepatan dengan struktur yang kompleks.
Kesimpulan
Aloi asas-nikel bolehmenggantikan sebahagian aloi titaniumdalam-peralatan perubatan yang tidak boleh ditanam dan-alat pembedahan berprestasi tinggi, memanfaatkan kelebihannya dalam ketahanan dan kekuatan kakisan.
Untuk peranti boleh implan yang memerlukan biokompatibiliti dan osseointegrasi yang tinggi, aloi titanium kekal tidak boleh diganti dan aloi asas-nikel tidak disyorkan kerana keterbatasan biokeserasian dan sifat mekanikal.
