Voivatko nikkeli{0}}perusseokset korvata titaaniseokset lääkinnällisten laitteiden valmistuksessa?
Skenaariot, joissa osittainen korvaaminen on mahdollista
Korroosionkestävyys äärimmäisissä väliaineissa
Nikkeli{0}}perusseokset kestävät erinomaisesti vahvoja happoja, emäksiä ja kloridi-pitoisia liuoksia, mikä on parempi kuin tavanomaiset titaaniseokset (esim. Ti-6Al-4V). Ne soveltuvat lääketieteellisten laitteiden komponenttien valmistukseen, kutenkirurgisten instrumenttien sterilointilaitteet, dialyysikoneet ja kemialliset analysaattorit, jossa ne kestävät pitkäaikaista -eroosiota sterilointiaineiden (esim. etyleenioksidin, vetyperoksidin) ja kehon nestesimulaattorien aiheuttamana.
Korkea lujuus ja kulutuskestävyys
Joillakin nikkeli{0}}perusseoksilla on suurempi vetolujuus ja kulutuskestävyys kuin titaaniseoksilla. Esimerkiksi MP35N (koboltti-nikkeli-kromi-molybdeeniseos) on erittäin-lujuus- ja väsymiskestävyys, joten se on ihanteellinen materiaaliortopediset kirurgiset työkalut, hammasporanterät ja ohjauslangat, joka voi korvata titaaniseoksesta valmistettuja komponentteja, jotka ovat alttiita kulumaan pitkässä{0}}käytössä.
Skenaariot, joissa vaihtamista ei suositella tai se ei ole mahdollista
Biologisen yhteensopivuuden riskit
Useimmat nikkeli-perusseokset sisältävät suuren osuuden nikkelielementtejä (10–70 %). Nikkeli-ionit voivat huuhtoutua ulos ihmiskehosta ja aiheuttaa allergisia reaktioita noin 10–20 %:lla väestöstä, ja ne voivat jopa aiheuttaa tulehduksen tai kudosnekroosin vaikeissa tapauksissa. Sitä vastoin titaaniseoksilla on erittäin alhaiset ionien vapautumisnopeudet, hyvä histoyhteensopivuus ja ne voivat muodostaa pinnalle stabiilin oksidikalvon, joka voidaan integroida hyvin ihmisen luihin (osseointegraatio). Siksi nikkeli-perusseokset eivät voi korvata titaaniseoksiatekonivelet, hammasimplantit, luulevyt ja sydänstentit.
Tiheys ja moduuli eivät täsmää
Nikkeli-perusseosten tiheys (7,8–9,0 g/cm³) on paljon suurempi kuin titaaniseosten (4,5 g/cm³), mikä lisää implantoitavien laitteiden painoa ja aiheuttaa epämukavuutta potilaille. Lisäksi nikkeli-perusseosten kimmokerroin on lähempänä ruostumattoman teräksen kimmokerrointa (noin 200 GPa), mikä on paljon korkeampi kuin ihmisen aivokuoren luun (10–30 GPa). Tämä johtaa "stressisuojausvaikutukseen" (implantti kantaa suurimman osan jännityksestä, mikä johtaa luun resorptioon), kun taas titaaniseoksilla on pienempi kimmokerroin (noin 110 GPa), mikä voi vähentää tätä vaikutusta.
Tarkkuusimplanttien prosessoitavuuden rajoitukset
Titaaniseoksilla on hyvä plastisuus ja ne voidaan prosessoida monimutkaisiin muotoihin (esim. huokoiset keinotekoiset luutelineet) lisäainevalmistuksen (3D-tulostus) avulla. Vaikka nikkeli-perusseokset voidaan myös tulostaa 3D-tulosta, niiden korkea sulamispiste ja huono lämmönjohtavuus tekevät niistä alttiita halkeilulle ja muodonmuutokselle käsittelyn aikana, mikä ei sovellu monimutkaisten rakenteellisten tarkkuusistutettavien laitteiden valmistukseen.
Johtopäätös
Nikkeli-perusseokset voivatkorvata osittain titaaniseoksetei--implantoitavissa lääketieteellisissä laitteissa ja tehokkaissa-kirurgisissa työkaluissa hyödyntäen niiden etuja korroosionkestävyydessä ja lujuudessa.
Titaaniseokset ovat edelleen korvaamattomia implantoitavissa laitteissa, jotka vaativat suurta biologista yhteensopivuutta ja osseointegraatiota, eikä nikkeli{0}}perusseoksia suositella biologisen yhteensopivuuden ja mekaanisten ominaisuuksien rajoitusten vuoksi.
