Kemijske in elektrokemijske vidikov biokompatibilnosti, kovin in kovinskih zlitin

Znano je, da so 90 elementov, prisotnih v normalnih razmerah, večje ali biološko pomembnih za ohranjanje življenja 26 elementi.

Še posebej to velja za 11 glavnih bistvenih elementov (C, H, O, N, S, Ca, P, K, Na, Cl in mg) in (pomembnih) elementov 15 v sledovih material (Fe, Zn, Cu, Mn, Ni , Co, Mo, Se, Cr, J, F, Sn, Si, V in V).

Pomembne funkcionalni elementi imajo značilno obliko in koncentracijo v tkivih in organih, ki so v glavnem nespremenjene in so v zelo ozkih mejah. Bistveni elementi so del celičnega metabolizma ali v njihovih encimskih sistemov.

Če koncentracija elementa pade pod ali naraste nad tem območju, napak razviti biokemijske in fiziološke funkcije razpadla s smrtjo organizma (Underwood, 1977).

V telesu kot posledica njenega stika z okoljem, so od 20 do 30 drugih elementov v sledovih s precej različnimi koncentracijami. Te nebistvenih elementov v sledovih so Al, Sb, Cd, Hg, Ge, Rb, Ag, Pb, Au, Bi, Be, Ti, Zr, Nb, Ta in drugi.

Poleg tega lahko te kovine razdelimo v dve splošni kategoriji: toksičnih v zelo majhnih količinah in fiziološko ravnodušnimi. Kovine iz prve kategorije - kot so Cd, Hg, Pd in Be - zelo strupeni zaradi svoje sposobnosti, da se neposredno ali posredno poškoduje biokemične reakcije, encimskih sistemov in celice.

Kovine drugi kategoriji -, kot so Al, Ti, Zr, Nb in TA - običajno tudi pri visokih ravneh v hrani, vodi in okolje za dolgo časa ne more povzročiti negativne učinke na tkivih in organih. Glavni razlog za to je, da so ti elementi zelo slabo absorbirajo v prebavnem traktu, dihala in kožo (Williams, 1976).

Vendar, če so te kovine uvedene v telo, mimo naravnih ovir, na primer v svoji kirurški implantaciji, je vsebina zgoraj navedenih elementov v tkivu lahko poveča večkrat. Zato je še pomembna zahteva vsadkov je, da je kovina v neposrednem stiku z celice ne bi smela izkrivljati ali jih poškoduje v njihovem okviru biokemičnih procesov.

Iz teh položajih je pri implantirana aluminij višjo potencialno toksičnost od titana. Na primer, pri poskusih na živalih je bilo prepričljivo dokazano, da imajo aluminijaste palice ko vdelajo v kostnega tkiva večji toksičen učinek kot material na osnovi titana.

Zanimivo je, da v teh poskusih, se je izkazalo, da je kopičenje velike količine titana v tkivih, ki obdajajo vsadek ni bilo opaziti vse označene spremembe v morfoloških in funkcionalnih lastnosti celic, in ga dobro prenašajo v telesu (Williams, 1981 Thull, 1994).

Pri študiju elektrokemijske lastnosti kovinski vsadki je treba upoštevati njihovo elektrokemično in galvansko serije.

V elektrokemično zaporedno kovine, kot sledi (običajne elektrodni potenciali so podani v voltih pri 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), Al (-1,66), Mg (-2,37), Li (-3,05). Galvansko serije v raztopinah soli je naslednja: Pt > au > ag > Ti > jeklo pasaže > Ni pasaže > Cu > aktivna Ni > sb > Pb > jeklo aktivna > puddling železo > al > Zn > Mg (Williams, Rouf, 1978).

Po številnih poročilih, zelo pomemben vpliv na biokompatibilnosti in splošne značilnosti kovinskih biomedicinskih vsadkov vpliva topne izdelke tkanino, ki izhajajo iz korozije in elektrokemičnih reakcijah (slane, Mear Williams 1966-, 1976- Krüger, črni 1979-, 1994- MERRIT, Brown, 1994- Isaacs, limone 1994-, 1994- Steinemann, 1994 ).

Študije, kot so tradicionalni korozijo in biološka združljivost različnih kovinskih materialov, ki poteka v zadnjih treh desetletjih so ugotovili kovine in zlitine, ki so najbolj primerni za izdelavo vsadkov, ki bi lahko dolgo časa v telesu.

Tako z uporabo elektrokemične pristop, slane, Mear (1966) ugotovila, da so Ti, Zn, Ni in njihove zlitine prednostne snovi iz vidika biokompatibilnosti, saj lahko dolgo časa shranjen v mediju, ki vsebuje kloridni ioni, ki so kri, limfa, likvor, izločke, izločke in intersticijska tekočina, brez vidnih znakov uničenja.

Laing sod. (1967) po tkiva študija biokompatibilnost ugotovila, da kovinske zlitine, ki so načrtovane za uporabo v travmatologije, ortopediji in zobozdravstvu, ne sme vsebovati Fe (II), Co, Cr, Ni, Mo, V in Mn.

Obetavni so strupeni elementi in zlitine iz Ti, Zr in Nb.

Leta 1980 Steinmann (1980) združene rezultate preskusa koroziji in vivo in histoloških raziskav in ugotovili, da zlitine zagotavljajo tkivne reakcije mora obsegati kovin "bistvena" ali "kapsula" skupina: Ti, Zr, Nb, Ta, Pt, Al, Fe (III), Mo, Ag, Au, nerjavečega jekla, litega in kovanega Co zlitin. Ne sme vsebovati strupenih snovi tipa Ni, Cu, V.

Na podlagi študija elektrokemičnih reakcij, Pourbaix prišel leta 1984 do zaključka, da se teoretično samo 13 kovine je lahko primerna za uporabo kot kirurških vsadkov in zlitin.

8 od njih pripadajo plemenitih kovin, ki ima popolnoma kovinsko površino, zlasti Au, Ir, Pt, Ru, Rh, Pd in OS in 5 - pasivno (kapsularnih) kovin, ki so prevlečene s plastjo zaščitne oksidov (Ti, Ta, Nb , Zr in Cr). Leta 1991 Tehtnice verjel, da je "... v času, kot je klinično sprejemljivost in Ti-Al-V zlitine nameščen program, je mogoče, da se prizadevanja osredotočijo na razvoj transformirano &beta - faze Ti-zlitine, ki vsebujejo samo elemente, kot niobij, tantal in cirkonija ".

Z našega vidika, pri čemer se upoštevajo rezultati več kot 10 let laboratorijskih testov in kliničnih vsadki uporabljajo prakse različnih vrst kovin, smo prišli do zaključka, da je najbolj upravičena, tako iz teoretičnih in praktičnih položajih, uporaba za izdelavo ortopedskih vsadkov (napere, palice, plošče, vijaki, itd) &beta - faza čist Ti ali njegov tip zlitine VT4, VT5-1, VT6, VT16.

Treba je opozoriti, da je v razvitih državah je delež vsadkov, ki temelji na titana, niobija in cirkonija, za potrebe travmatologije, ortopedije in zobozdravstvu se nenehno povečuje, medtem ko se v nerazvitih državah še vedno prevladujejo jeklenih materialov. Rusija s svojim ogromen gospodarski potencial, ne more privoščiti, da uporabljajo vsadke iz titana, ki so nedvomno uporabljeni materiali iz XXI stoletja.

AV Karpov VP Shakhov
Zunanji sistem za fiksiranje in regulatorni mehanizmi optimalno biomehanika

Zdieľať na sociálnych sieťach:

Príbuzný