Хемиски и електрохемиски аспекти на биокомпатибилноста, метали и метални легури

Познато е дека 90 од елементите присутни во нормални околности, значителен или биолошки важни за одржување на животот 26 елементи.

Особено ова се однесува до 11 големи суштински елементи (C, H, O, N, S, Ca, P, K, Na, Cl и Mg) и 15 во трагови материјал (значајни) елементи (Fe, Zn, Cu, Mn, Ni , Co, Mo, Se, Cr, I, F, Sn, Si, V и како).

Значајни функционални елементи имаат карактеристичната форма и концентрација во ткива и органи, кои се прилично константна и се во рамките на тесни граници. Суштинските елементи се дел од метаболизмот на клетките или во рамките на нивните ензимски системи.

Ако концентрацијата на елементот паѓа под или се издига над овој опсег, дефекти развиваат биохемиски и физиолошки функции се прекинува со смртта на организмот (Андервуд, 1977).

Во телото, како резултат на неговата контакт со надворешната средина, се 20-30 други елементи во трагови со прилично различни концентрации. Овие несуштинските елементи во трагови се Ал, Sb, Cd, Hg, Ге, Rb, Ag, Pb, следење, Би, биде, Ти, Zr, NB, Та и други.

Понатаму, овие метали може да се подели во две категории: токсични во многу мали количини и физиолошки рамнодушен. Метали од прва категорија - како Cd, Hg, ПД и да биде - високо токсични должи на нивната способност да се директно или индиректно оштетување биохемиски реакции, ензимски системи и ќелии.

Метали втора категорија - како што се Ал, Ти, Zr, NB и Та - обично дури и на високо ниво во храна, вода и животна средина за долго време не може да предизвика негативни ефекти во ткивата и органите. Главната причина е дека овие елементи се многу слабо се апсорбира од страна на гастроинтестиналниот тракт, респираторниот систем и кожата (Williams, 1976).

Меѓутоа, ако овие метали се внесуваат во телото, на донесувањето на природни бариери, на пример во нивните хируршка имплантација, содржината на горенаведените елементи во ткивото може да се зголеми неколку пати. Затоа, уште еден важен услов импланти е дека метал е во директен контакт со клетки не треба да ги наруши или им наштети на нивниот курс на биохемиски процеси.

Од овие позиции, кога вграден алуминиум има поголема потенцијална токсичност од титаниум. На пример, во експерименти врз животни таа е убедливо покажа дека алуминиум прачки кога вграден во коскеното ткиво има поголемо токсичен ефект од материјалот врз основа на титаниум.

Интересно е што во овие експерименти, се покажа дека акумулацијата на големи количини на титаниум во ткивата околу имплантот не е забележан ниту еден означени промени во морфолошки и функционални својства на клетки, и тоа е добро се поднесува од страна на телото (Вилијамс, 1981 Thull, 1994).

Кога ќе студираат електрохемиски својства метал импланти треба да се земат предвид нивните електрохемиски и галвански серија.

Во електрохемиски серија метали се како што следува (нормална потенцијалите електрода се дадени во волти на 25 ° C): Au (+1,45), Pt (+ 1,20), Ag (+0,80), Cu (+0,34 ), N (0), Mo (-0,20), Ni (-0,25), CO (-0,28), Fe (-0,44), Cr (-0,73), Ti (- 1,63), Ал (-1,66), Mg (-2,37), Ли (-3,05). Галвански серија во решенија за сол е како што следува: Pt > au > Ag > Ti > челик passaged > Ни passaged > Cu > активен Ni > Sb > Pb > челик активни > puddling железо > Ал > Zn > Mg (Williams, Rouf, 1978).

Според бројни извештаи, многу значајно влијание врз биокомпатибилноста и општите карактеристики на метални биомедицинска импланти влијае растворливи производи ткаенина произлегуваат од корозија и електрохемиски реакции (Hoar, Mear, Вилијамс 1966-, 1976- Кругер, Црна 1979-, 1994 Merrit, Браун, 1994 Isaacs, лимони 1994, 1994 Steinemann, 1994 ).

Студии како и традиционалните корозија и биокомпатибилноста на разни метални материјали, спроведени во текот на последните три децении идентификувани метали и легури кои се најпогодни за производство на импланти кои би можело да биде долго време во телото.

Така, со користење електрохемиски пристап, Hoar, Mear (1966) заклучи дека Ти, Zn, Не и нивните легури се главна материјали од гледна точка на биокомпатибилноста, бидејќи способен за долго време се чуваат во средина која содржи хлорид јони, кои се крв, лимфа, цереброспинална течност, ексудати, секреција и интерстицијална течност, нема видливи знаци на уништување.

Laing et al. (1967), откако ткиво биокомпатибилноста Студијата заклучува дека метални легури, кои се планирани за употреба во трауматологија, ортопедија и стоматологија, не треба да содржат Фе (II), Co, Cr, Ni, Мо, V и Mn.

Ветувајќи дека се токсични елементи и легури направени од Ti, Zr и Nb.

Во 1980 година Steinmann (1980) во комбинација резултатите од тестот корозија ин виво и хистолошки студии и покажа дека легури обезбеди реакции ткиво треба да се состојат од метали "витално значење" или "капсула" група: Ти, Zr, NB, Та, Pt, Ал, Fe (III), Мо, Ag, следење, нерѓосувачки челик, леано и ковано Co легури. Тие не треба да содржи никакви токсични елементи тип Ni, Cu, В.

Врз основа на студијата на електрохемиска реакција, Пурбе дојде во 1984 година до заклучок дека теоретски само 13 метали може да се сметаат за погодни за употреба како хируршки импланти и стоматолошки легури.

8 од нив припаѓаат на благородни метали, кои имаат чисто метална површина, особено Au, IR, Pt, Ru, Rh, Pd и OS, и 5 - да се пасивни (капсуларна) метали, кои се обложени со слој на заштитна оксиди (Ti, Ta, Nb , Zr и Cr). Во 1991 година Вага верува дека "... во тоа време, како клинички прифатливост и Ти-Ал-V Нови алуминиумски инсталира, тоа е можно да се фокусира на развој на трансформираат &бета - фази на Ti-легури кои содржат само елементи како што се ниобиум, Танталови и циркониум ".

Од наша гледна точка, земајќи ги во предвид резултатите од повеќе од 10 години на лабораториски испитувања и клинички импланти користат практики на различни видови на метал, дојдовме до заклучок дека најмногу оправдани, како од теоретски и практични позиции, користење за производство на ортопедски импланти (краци, прачки, чинии, шрафовите итн) &бета - фаза чиста Ti или неговиот тип легура VT4, VT5-1, VT6, VT16.

Треба да се напомене дека во развиените земји учеството на импланти направени врз основа на титаниум, ниобиум и циркониум, за потребите на трауматологија, ортопедија и стоматологија постојано се зголемува, додека во земјите во развој се 'уште доминираат челик материјали. Русија, со огромен економски потенцијал, не можат да си дозволат да ги користат титаниум импланти, кои се несомнено материјали на XXI век.

AV Карпов VP Shakhov
Надворешен систем за фиксирање и регулаторни механизми оптимална биомеханика

Сподели на социјални мрежи:

Слични