Metales Clave para Dispositivos Médicos Duraderos y Resistentes a la Corrosión

Hoy en día, la fabricación por contrato de dispositivos médicos es una industria en auge. Los equipos médicos están hechos de metales específicos para garantizar que el equipo funcione correctamente durante mucho tiempo sin riesgo de corrosión ni de verse afectado por el entorno circundante, ya que esto podría afectar la recuperación del paciente.

Si usted es un desarrollador de productos médicos u otros equipos utilizados en entornos sanitarios, debe elegir cuidadosamente los materiales de fabricación. Generalmente, para aplicaciones que requieren la mayor resistencia y durabilidad, el metal suele elegirse sobre el plástico u otros materiales, especialmente cuando se usa para herramientas que soportan gran tensión mecánica o como articulaciones de reemplazo.

Además, además de las propiedades puramente mecánicas, los metales utilizados en entornos médicos también deben cumplir estándares específicos que la mayoría de los otros productos no pueden cumplir. Por ejemplo, en presencia de tejidos humanos o fluidos corporales, pueden necesitar ser no tóxicos. O pueden tener que resistir productos químicos de limpieza, como detergentes y alcohol. Además de ser no tóxicos, el metal usado para implantes también debe ser no magnético y no corrosivo.

Comprender las diferencias entre estos materiales y las muchas posibilidades que ofrece cada metal brinda a los diseñadores cierta libertad para elegir el grado o aleación apropiada para la aplicación. Los fabricantes de dispositivos médicos e implantables hoy pueden elegir entre una variedad de metales efectivos.

En este artículo, estudiaremos qué materiales son adecuados para fabricar dispositivos médicos. Varios metales y aleaciones metálicas comunes se han vuelto indispensables.

Acero Inoxidable

Al dar instrucciones para integrar piezas metálicas en un diseño de dispositivo médico, la opción habitual es uno de los aceros inoxidables de la serie 300.

Estas aleaciones son realmente no corrosivas. Se pueden fabricar varios acabados superficiales, desde reflectantes hasta mate; proporcionan excelentes propiedades mecánicas y físicas; y es más fácil conformar en frío o procesar en diferentes piezas.

La aleación de acero inoxidable está compuesta por 17% a 25% de cromo y 8% a 25% de níquel. La presencia de cromo proporciona cierta resistencia a la corrosión del acero inoxidable al formar una película de óxido de cromo adherente, invisible y protectora en la superficie de la aleación.

El acero inoxidable es un material ideal para muchos tipos de dispositivos médicos. Es no tóxico, no corrosivo, duradero, y puede pulirse hasta un acabado muy fino para facilitar la limpieza.

Los tipos más comunes de acero inoxidable usados para implantes médicos y perforaciones corporales son el 316 y el 316L, que tienen alta resistencia a la corrosión. Esto es importante porque la corrosión en la sangre puede causar infección e incluso la muerte. Muchas personas también tienen reacciones alérgicas al níquel. Por lo tanto, pueden reemplazarse con variedades de acero inoxidable bajo en níquel.

La mayoría de las herramientas quirúrgicas están hechas de acero inoxidable 440. No es tan resistente a la corrosión como el 316, pero tiene un mayor contenido de carbono, lo que significa que puede tratarse térmicamente para crear bordes muy afilados para herramientas de corte.

También se puede usar para pinzas, hemostatos y otras herramientas quirúrgicas, que deben ser duraderas y fáciles de limpiar y desinfectar. Además, la malla de acero inoxidable a veces se usa para stents intravasculares.

Titanio

Entre los materiales metálicos comúnmente usados, el titanio es uno de los metales más populares utilizados en la fabricación de dispositivos médicos. Además de equipos médicos para uso interno, también se usa para fabricar equipos para uso externo, como instrumentos quirúrgicos, equipos dentales y equipos ortopédicos. El titanio puro es el más inerte y el más caro, generalmente usado para piezas de ultra-alta fiabilidad o piezas que quedan en el paciente después de la cirugía. El titanio es ahora un sustituto común del acero inoxidable y puede usarse para fabricar soportes óseos y sustitutos óseos. Es tan fuerte y duradero como el acero inoxidable, al mismo tiempo más ligero, y tiene excelente biocompatibilidad. Estos incluyen articulaciones de reemplazo, cápsulas de marcapasos y otros implantes metálicos.

Existen aleaciones de titanio de grado médico específicamente usadas para fabricar dispositivos médicos. El Titanio 6AL4V ELI y el Titanio 6AL4V son aleaciones compuestas por 4% de vanadio y 6% de aluminio. La aleación de titanio se combina armoniosamente con el cuerpo humano, por lo que es muy adecuada para la fabricación de dispositivos médicos. No es sorprendente que las aleaciones de titanio también puedan fabricarse en muchas perforaciones.

Otros tipos de titanio usados en dispositivos médicos incluyen Gr.23 y Gr.5, que son grados especiales usados por fabricantes específicos de dispositivos médicos. Ti-6AL-4V ELI y Ti-6AL-4V se usan comúnmente en la fabricación de implantes dentales y equipos dentales, principalmente debido a su alta resistencia a la fractura.

El titanio-cobre también es resistente a las bacterias e ideal para equipos quirúrgicos, porque si se expone a bacterias, no hay que preocuparse por la contaminación, y puede usarse de forma segura con equipos que emiten radiación.

Aluminio

Aunque rara vez entra en contacto directo con el cuerpo, el aluminio se usa muy comúnmente para varios tipos de equipos de soporte, que deben ser ligeros, fuertes y resistentes a la corrosión. Ejemplos incluyen marcos de camas, sillas de ruedas, bastones, soportes ortopédicos y soportes intravenosos. Como el aluminio en bruto se oxida fácilmente, las piezas de aluminio generalmente necesitan pintarse o anodizarse para mejorar la durabilidad.

Niobio

El niobio es uno de los metales especiales refractarios usados en equipos médicos hoy en día. El niobio es altamente inerte y biocompatible. Además de sus valiosas propiedades como alta conductividad térmica y alta conductividad eléctrica, a menudo se usa para fabricar piezas pequeñas de marcapasos. El tantalio es un metal refractario altamente poroso que promueve el crecimiento óseo y se adhiere a él, por lo que el tantalio puede usarse para implantes en presencia de hueso. Este material también se usa para cintas marcadoras de diagnóstico. Sin embargo, debido al costo y rareza del elemento, el tantalio a menudo se usa como material compuesto.

Tungsteno

El tungsteno también es a menudo parte de equipos médicos, como tubos utilizados para realizar procedimientos de laparoscopia y endoscopia mínimamente invasivos. Además de proporcionar resistencia mecánica, el tungsteno también puede usarse donde se requiere radiopacidad, principalmente en aplicaciones de inspección por fluorescencia, y la densidad del tungsteno es mayor que la del plomo, y también puede usarse como sustituto del plomo ambientalmente inofensivo para materiales de blindaje contra radiación.

Nitinol

El Nitinol es una aleación hecha de una combinación de níquel y titanio. Este metal responde de manera reversible cuando se aplica tensión debido a sus propiedades superelásticas. La memoria de forma es un término usado para expresar la capacidad del Nitinol para sufrir deformación a una cierta temperatura, y luego recuperar su forma original cuando se expone a una temperatura por encima de su temperatura de transformación.

Debido a su capacidad para soportar grandes deformaciones, el Nitinol se usa ampliamente como material ideal para el diseño e ingeniería de equipos médicos. Algunos dispositivos médicos hechos con este metal incluyen herramientas como dispositivos de biopsia y pequeñas herramientas de agarre. Ideal para fabricar herramientas médicas que pueden expandirse fácilmente a un área grande.

Debido a sus características de rendimiento únicas y ligeras, el Nitinol es muy adecuado para fabricar aplicaciones biomédicas, como grapas, herramientas de válvulas cardíacas, dispositivos espaciadores complejos, anclajes óseos, dispositivos de válvulas cardíacas y varios implantes.

También puede usarse para fabricar marcadores localizables y líneas de diagnóstico para localización de tumores de mama. Estos dispositivos son preferidos porque son menos invasivos en el diagnóstico y tratamiento del cáncer de mama.