Mogu li legure na bazi nikla- zamijeniti legure titanijuma za proizvodnju medicinskih uređaja?
Scenariji u kojima je djelomična zamjena izvodljiva
Otpornost na koroziju u ekstremnim medijima
Legure na bazi nikla- pokazuju odličnu otpornost na jake kiseline, alkalije i rastvore koji sadrže hlorid-, što je bolje od konvencionalnih legura titanijuma (npr. Ti-6Al-4V). Pogodni su za proizvodnju komponenti medicinske opreme kao nprsterilizatori hirurških instrumenata, mašine za dijalizu i hemijski analizatori, gdje mogu izdržati dugotrajnu-eroziju od strane sterilizatora (npr. etilen oksid, vodonik peroksid) i simulatora tjelesnih tekućina.
Visoka čvrstoća i otpornost na habanje
Neke legure na bazi nikla{0}} imaju veću vlačnu čvrstoću i otpornost na habanje od legura titanijuma. Na primjer, MP35N (legura kobalta-nikla-hroma-molibdena) ima ultra{6}}visoku čvrstoću i otpornost na zamor, što ga čini idealnim materijalom zaortopedski hirurški alati, zubne burgije i žice za navođenje, koji može zamijeniti komponente od legure titanijuma koje su sklone habanju tokom-dugotrajne upotrebe.
Scenariji u kojima se zamjena ne preporučuje ili nije izvodljiva
Rizici biokompatibilnosti
Većina legura na bazi nikla{0}} sadrži visok udio elemenata nikla (10%–70%). Joni nikla mogu se izlučiti u ljudskom tijelu, izazivajući alergijske reakcije u oko 10%-20% populacije, a u teškim slučajevima mogu čak izazvati upalu ili nekrozu tkiva. Nasuprot tome, legure titana imaju izuzetno niske stope oslobađanja jona, dobru histokompatibilnost i mogu formirati stabilan oksidni film na površini, koji se može dobro integrirati s ljudskim kostima (oseointegracija). Stoga legure na bazi nikla- ne mogu zamijeniti legure titanijumaumjetni zglobovi, zubni implantati, koštane ploče i srčani stentovi.
Neusklađenost gustine i modula
Gustina legura na bazi nikla- (7,8–9,0 g/cm³) je mnogo veća od gustoće legura titanijuma (4,5 g/cm³), što će povećati težinu implantabilnih uređaja i uzrokovati nelagodu pacijentima. Osim toga, modul elastičnosti legura na bazi nikla- je bliži modulu elastičnosti nehrđajućeg čelika (oko 200 GPa), koji je mnogo veći od modula elastičnosti ljudske kortikalne kosti (10–30 GPa). To će dovesti do "efekta zaštite od stresa" (implantat podnosi najveći dio naprezanja, što rezultira resorpcijom kosti), dok legure titana imaju niži modul elastičnosti (oko 110 GPa), što može smanjiti ovaj efekat.
Ograničenja obradivosti za precizne implantate
Legure titana imaju dobru plastičnost i mogu se obraditi u složene oblike (npr. porozne skele od umjetne kosti) kroz aditivnu proizvodnju (3D printanje). Iako se legure na bazi nikla- mogu štampati i 3D, njihova visoka tačka topljenja i loša toplotna provodljivost čine ih sklonim pucanju i deformaciji tokom obrade, što nije pogodno za proizvodnju preciznih implantabilnih uređaja sa složenom strukturom.
Zaključak
Legure na bazi nikla{0}} mogudjelomično zamijeniti legure titanau ne-medicinskoj opremi koja se ne implantira i hirurškim alatima visokih-učinaka, koristeći njihove prednosti u otpornosti na koroziju i čvrstoći.
Za implantabilne uređaje koji zahtijevaju visoku biokompatibilnost i oseointegraciju, legure titana ostaju nezamjenjive, a legure na bazi nikla- se ne preporučuju zbog biokompatibilnosti i ograničenja mehaničkih svojstava.
