ورق استیل آستنیتی بدون نیکل برای کاربردهای پزشکی

مقدمه:

فلزات به مراتب قدیمی ترین مواد مورد استفاده در روش های جراحی هستند. به دلیل تأثیرات حیاتی و مضر خوردگی فلزات بر بدن انسان، تاریخچه توسعه فلزات ایمپلنت عمدتاً بر روی جستجوی مواد مقاوم در برابر خوردگی بهتر متمرکز شده است. امروزه، مواد زیستی فلزی که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند، عمدتاً شامل ورق های استیل، تیتانیوم و آلیاژهای آن، آلیاژهای مبتنی بر کبالت کروم و همچنین تانتالیوم، نیوبیم و طلا هستند.

ورق استیل 316

ورق های استیل، خصوصاً ورق استیل AISI 316L به عنوان نماینده، به دلیل مزایای اصلی هزینه کم، خواص مکانیکی خوب و پردازش آسان به طور معمول در ارتوپدی استفاده می شود. با این حال، مشکلاتی در مورد ورق های استیل پزشکی در طول دهه های گذشته در کاربردهای بالینی پیدا شده است.

اولاً، ورق های استیل پزشکی متراکم‌تر، قوی‌تر و مدول الاستیک بالاتری نسبت به استخوان‌ها دارند، بنابراین این ناسازگاری استحکام یا مدول می‌تواند باعث اثر محافظ استرس شود و فرآیندهای ترمیم استخوان را بدتر کند. ثانیاً، خوردگی و سایش اجتناب ناپذیر ورق های استیل پزشکی در محیط مایع بدن مانند خوردگی شکافی، خوردگی بین دانه‌ای، خوردگی حفره‌ای و غیره وجود دارد.

این عوامل احتمالاً منجر به شکستگی یا شکست زودرس ایمپلنت‌ها می‌شوند و خوردگی ابزارهای کاشته‌شده ممکن است منجر به انتشار محصولات مضر در بدن شود. در نهایت، مهم‌ترین مشکل، اثر منفی یون‌های فلزی یا بقایای تخریب کننده است که می‌توانند به دلیل خوردگی، سایش یا دلایل دیگر از ابزارهای کاشت ورق استیل رها شوند.

نیکل و کروم به عنوان عناصر بالقوه مضر در ورق استیل پزشکی شناخته می شوند. یون‌های نیکل به‌عنوان آلرژن عمل می‌کنند که ممکن است باعث التهابات پوستی مانند تورم، قرمزی، اگزما و خارش روی پوست شود و همچنین ممکن است منجر به واکنش‌های آلرژیک، تراتوژن و سرطان‌زایی در بدن انسان شود.

به دلیل تأثیر مضر یونهای نیکل از ورق های استیل آستنیتی مانند AISI 316L برای بدن انسان، فولادهای آستنیتی بدون نیکل با نیتروژن بالا، معمولاً سیستم Fe-Cr-Mn-Mo-N، به عنوان یک جایگزین بالقوه در سال های اخیر محسوب می شوند. نیتروژن یک عنصر قوی برای تشکیل آستنیت است و به طور موفقیت آمیزی برای جایگزینی نیکل استفاده شده است که تا حد زیادی خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی فولاد را بهبود می بخشد.

با توجه به اثرات مضر بالقوه ورق های استیل حاوی نیکل بر بدن انسان، کارشناسان پیشنهاد کردند که محتوای نیکل در محصولات فولادی ضد زنگ پزشکی مانند ایمپلنت های پزشکی، مواد دندانپزشکی، زیور آلات و غیره را ممنوع یا محدود کنند. بنابراین، ورق های استیل آستنیتی بدون نیکل با نیتروژن بالا درجه پزشکی در حال تبدیل شدن به یک ماده فلزی پزشکی مهم هستند.

اثر مضر نیکل:

نیکل یک عنصر فلزی است که به طور طبیعی در پوسته زمین وجود دارد. به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد، نیکل و ترکیبات آن به طور گسترده در صنایع مدرن استفاده می شود. نیکل و آلیاژهای آن، به ویژه ورق های استیل آستنیتی حاوی نیکل، برای پیشرفت تکنولوژی در دهه های گذشته ضروری بوده اند.

آلیاژهای نیکل اغلب به عنوان پروتز و ایمپلنت در زمینه های پزشکی و همچنین بسیاری از اقلام در زندگی روزمره مانند سکه، ظروف آشپزخانه، ساعت، جواهرات سبک، سگک و غیره استفاده می شود. ورق استیل آستنیتی Fe-18Cr-14Ni-2Mo یک آلیاژ معمولی و رایج ترین ورق استیل پزشکی است. کاربرد آن برای ایمپلنت در ISO 5832-l و ASTM F138 یا F139 استاندارد شده است.

مشخص شده است که قرار گرفتن در معرض ترکیبات نیکل می تواند اثرات نامطلوبی بر سلامت انسان داشته باشد که در میان آنها آلرژی به نیکل به شکل درماتیت تماسی شایع ترین و شناخته شده ترین واکنش است. یون های نیکل گسترده ترین آلرژن تماسی با پوست در اروپا هستند که به یک مشکل جدی پزشکی تبدیل شده است.

تعداد زنان مبتلا به آلرژی به نیکل هر سال در چند دهه گذشته دو برابر شده است. متخصصان پوست بر این باورند که حدود 20 درصد از زنان جوان و 4 درصد از مردان جوان از حساسیت به نیکل رنج می برند. بررسی ها نشان می دهد که این روند اخیراً هم برای مردان و هم برای زنان در حال افزایش است. اثر آلرژیک نیکل و آلیاژهای نیکل از یونیزاسیون آسان آنها توسط عرق انسان در تماس با پوست سرچشمه می گیرد.

شیوع بیشتر آلرژی به نیکل در زنان از نظر ژنتیکی تعیین نمی شود، اما می تواند مربوط به استفاده روزانه بیشتر از ظروف و جواهرات حاوی نیکل باشد. علاوه بر این، آلودگی کلی محیط زیست نیز ممکن است دلیل مهمی برای افزایش روزافزون تعداد افراد آسیب دیده باشد.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی