Metales especiales para aplicaciones de dispositivos médicos

La ciencia abre alternativas al acero inoxidable

El acero inoxidable en sus diferentes variedades, incluidos 304, 316 y 316L, entre otros, es el material que forma la columna vertebral de la industria de dispositivos médicos. Sin embargo, otros metales son importantes y lo son cada vez más.

Eso es porque a medida que avanza la ciencia, también empuja los límites de la metalurgia. Esto, a su vez, allana el camino tanto para la creación de nuevas aplicaciones como para el uso de más metales especiales para componentes de dispositivos médicos. .

Aleaciones que ofrecen nuevas opciones

El desarrollo de metales especiales en forma de aleaciones ha permitido a la industria de dispositivos médicos mirar más allá del acero inoxidable en busca de otros materiales adecuados. Por ejemplo, MP35N , una aleación de níquel cobalto, a menudo se sustituye por acero inoxidable debido a las propiedades útiles de la aleación.

Con aproximadamente el doble de resistencia que el acero inoxidable, el MP35N se puede utilizar para producir tubos con una pared mucho más delgada y un perfil más delgado. Además, esta aleación con alto contenido de molibdeno brinda resistencia adicional a la corrosión.

Este tubo más pequeño pero aún así muy fuerte es una ventaja para aplicaciones tales como procedimientos del tracto urinario.

Otro gran ejemplo de avances en la ciencia que impulsan el mercado de dispositivos médicos hacia metales especiales es el uso creciente de níquel titanio. aleación, también conocida como nitinol o NiTi , que tiene excelentes propiedades de memoria de forma .

El nitinol puede convertirse en un tubo y luego cortarse en un stent muy pequeño que colapsa por completo para facilitar su colocación dentro del cuerpo humano. Una vez colocado, el stent vuelve a la forma deseada, como una curva, una U o alguna otra forma, según su capacidad única para "recordar" su forma original.

El nitinol también se usa para dispositivos como endoscopios, lo que les otorga un alto grado de flexibilidad y resistencia a las torceduras.

(Obtenga más información sobre el corte de tubos de precisión de MP35N, nitinol y otros materiales).

Metales especiales del tipo refractario

Niobio es uno de los metales especiales refractarios utilizados en los dispositivos médicos actuales. Muy inerte y biocompatible, además de tener valiosas propiedades como una alta conductividad térmica y eléctrica, el niobio se usa a menudo para fabricar pequeñas piezas de marcapasos.

Como metal refractario muy poroso que favorece el crecimiento del hueso y su unión, el tantalio es útil para implantes cuando se utiliza en presencia de hueso. El tantalio también se usa para bandas de marcadores de diagnóstico. Sin embargo, el material se usa más a menudo como compuesto debido al costo y la rareza del elemento.

Tungsteno se utiliza a menudo en componentes de dispositivos médicos, como los tubos utilizados para realizar procedimientos laparoscópicos y endoscópicos mínimamente invasivos. Además de proporcionar resistencia mecánica, el tungsteno se puede utilizar cuando se requiere radiopacidad, principalmente en aplicaciones de fluoroscopia.

Con una densidad mayor que la del plomo, el tungsteno también se puede utilizar como una alternativa ambientalmente segura al plomo como material de protección contra la radiación. (Obtenga más información en nuestro artículo técnico, Un análisis comparativo de las propiedades del tungsteno para aplicaciones de dispositivos médicos).

El desarrollo de dispositivos médicos diseñados para ser colocados y dejados dentro del cuerpo humano ha llevado a los fabricantes de metales especiales a encontrar nuevos usos para el titanio. , beneficiándose de descubrimientos como los siguientes:

• Como material muy inerte, el titanio presenta un riesgo mínimo o mínimo para el cuerpo humano cuando se implanta.
• En realidad, el hueso crea conexiones con el titanio, lo que permite que se use para reemplazar huesos desgastados o inutilizables.

Articulaciones de rodilla artificiales , articulaciones de la cadera , y otros usos similares probablemente hayan visto su mayor crecimiento debido al uso del titanio y sus aleaciones. Estos materiales son mucho más compatibles para este fin que el acero inoxidable, que no se acopla al hueso humano.

Aplicaciones para metales preciosos

A medida que se crearon dispositivos para ser implantados en el cuerpo, también surgió la necesidad de rastrear cuidadosamente esos objetos. Entonces, por ejemplo, cuando los cirujanos colocan un stent dentro del cuerpo, confían en las llamadas bandas marcadoras. para verificar que el stent esté en el lugar correcto y con la forma correcta.

Debido a su radiopacidad, los metales preciosos que se encuentran de forma natural como el oro y el platino se volvió importante por su uso como bandas marcadoras, lo que permite a los profesionales médicos ver dónde se colocan los dispositivos en el cuerpo humano.

Sin embargo, las bandas marcadoras de hoy pueden estar hechas de una gama más amplia de metales radiopacos más allá del 90 % de platino/10 % de iridio habitual. Por ejemplo, se puede usar el tungsteno, que es radiopaco y tiene una densidad idéntica al oro pero un precio mucho más bajo y más predecible.

Por supuesto, no todos los metales preciosos son tan “nobles” como el oro y el platino. Por ejemplo, mientras plata es valorado en medicina por sus propiedades antimicrobianas, tiene que diseñarse cuidadosamente y rara vez se usa para aplicaciones de dispositivos médicos.

Del mismo modo, el cobre tiene beneficios antimicrobianos para usos como la prevención de infecciones y la esterilización hospitalaria. Sin embargo, el cobre plantea problemas trombogénicos, aunque se ha utilizado en los DIU y, cuando está lo suficientemente protegido, se puede utilizar para el procesamiento de señales con implantes y herramientas de diagnóstico.

Metales especiales que ya no se usan

Incluso a medida que se descubren nuevas aplicaciones, existen otros metales especiales que ya no se usan en dispositivos médicos.

Eso se debe a que, con el tiempo, la ciencia ha descubierto la incompatibilidad e incluso la toxicidad de los materiales para los humanos. Como resultado, se han planteado preguntas importantes sobre los procesos industriales anteriormente populares utilizados para mejorar la apariencia y el rendimiento del dispositivo.

Por ejemplo, revestimiento de cromo alguna vez se usó ampliamente para hacer piezas brillantes, pero su uso en aplicaciones de dispositivos médicos ahora se ha eliminado casi por completo. A pesar de que el cromo es un oligoelemento esencial y se necesitan pequeñas cantidades para la salud humana, la exposición a cantidades incontroladas de cromo enchapado en dispositivos médicos es perjudicial.

Por supuesto, hay metales especiales que nunca más volverán a formar parte de los dispositivos médicos. Hace años, mercurio era frecuente, pero por supuesto ahora sabemos que es una idea terrible.

Lamentablemente, todavía tenemos recordatorios de que el plomo es otro metal que tiene efectos neurotóxicos. Por lo tanto, no se usa excepto, con cautela y envuelto, para protección contra la radiación.

Por otro lado, ¿quizás uno nunca debería decir nunca? Mientras que los materiales radiactivos deben evitarse en la mayoría de las aplicaciones, las propiedades destructivas de los elementos radiactivos aún se aprovechan y son beneficiosas en el tratamiento del cáncer.

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