Métaux spéciaux pour les applications de dispositifs médicaux

La science ouvre des alternatives à l'acier inoxydable

L'acier inoxydable dans ses différentes variétés - y compris 304, 316 et 316L, entre autres - est le matériau qui constitue l'épine dorsale de l'industrie des dispositifs médicaux. Cependant, d'autres métaux sont importants et le deviennent encore plus.

En effet, à mesure que la science progresse, elle repousse également les limites de la métallurgie. Ceci, à son tour, ouvre la voie à la fois à la création de nouvelles applications et à l'utilisation de plus de métaux spéciaux pour les composants de dispositifs médicaux .

Des alliages qui offrent de nouvelles options

Le développement de métaux spéciaux sous forme d'alliages a permis à l'industrie des dispositifs médicaux de regarder au-delà de l'acier inoxydable pour d'autres matériaux appropriés. Par exemple, MP35N , un alliage de nickel-cobalt, est souvent remplacé par l'acier inoxydable en raison des propriétés utiles de l'alliage.

Avec environ deux fois la résistance de l'acier inoxydable, le MP35N peut être utilisé pour produire des tubes avec une paroi beaucoup plus fine et un profil plus fin. De plus, cet alliage à haute teneur en molybdène offre une résistance supplémentaire à la corrosion.

Ce tube plus petit mais toujours très solide est un avantage pour des applications telles que les procédures des voies urinaires.

L'utilisation croissante du nickel-titane est un autre excellent exemple des avancées scientifiques qui poussent le marché des dispositifs médicaux vers les métaux spéciaux. alliage, également appelé nitinol ou NiTi , qui possède d'excellentes propriétés de mémoire de forme .

Le nitinol peut être transformé en un tube, puis coupé en un très petit stent qui s'effondre complètement pour un placement facile à l'intérieur du corps humain. Une fois placé, le stent reprend la forme souhaitée - telle qu'une courbe, un U ou une autre forme - en fonction de sa capacité unique à "se souvenir" de sa forme d'origine.

Le nitinol est également utilisé pour des dispositifs tels que les endoscopes, leur conférant un degré élevé de flexibilité et de résistance au pliage.

(En savoir plus sur les tubes de précision coupés à partir de MP35N, de nitinol et d'autres matériaux.)

Métaux spéciaux de type réfractaire

Niobium est l'un des métaux spéciaux réfractaires utilisés dans les dispositifs médicaux d'aujourd'hui. Très inerte et biocompatible en plus d'avoir des propriétés intéressantes telles qu'une conductivité thermique et électrique élevée, le niobium est souvent utilisé pour fabriquer de petites pièces de stimulateurs cardiaques.

En tant que métal réfractaire très poreux qui favorise la croissance et la fixation de l'os, le tantale est utile pour les implants lorsqu'il est utilisé en présence d'os. Le tantale est également utilisé pour les bandes de marqueurs de diagnostic. Cependant, le matériau est plus souvent utilisé comme composite en raison du coût et de la rareté de l'élément.

Tungstène est souvent utilisé dans les composants de dispositifs médicaux, tels que les tubes utilisés pour effectuer des procédures laparoscopiques et endoscopiques peu invasives. En plus de fournir une résistance mécanique, le tungstène peut être utilisé là où la radio-opacité est requise, principalement dans les applications de fluoroscopie.

Avec une densité supérieure à celle du plomb, le tungstène peut également être utilisé comme alternative écologique au plomb comme matériau de protection contre les radiations. (En savoir plus dans notre article technique, Une analyse comparative des propriétés du tungstène pour les applications de dispositifs médicaux.)

Le développement de dispositifs médicaux conçus pour être placés et laissés à l'intérieur du corps humain a conduit les fabricants de métaux spécialisés à trouver de nouvelles utilisations pour le titane , bénéficiant de .découvertes telles que :

• En tant que matériau très inerte, le titane présente un risque faible à minime pour le corps humain lorsqu'il est implanté.
• L'os développe en fait des connexions avec le titane, ce qui lui permet d'être utilisé pour remplacer les os usés ou autrement inutilisables.

Articulations du genou artificielles , articulations de la hanche , et d'autres utilisations similaires ont probablement connu leur plus forte croissance en raison de l'utilisation du titane et de ses alliages. Ces matériaux sont beaucoup plus compatibles avec l'objectif que l'acier inoxydable, qui ne s'accouple pas avec les os humains.

Applications pour les métaux précieux

Comme les dispositifs ont été créés pour être implantés dans le corps, le besoin de suivre attentivement ces objets s'est également fait sentir. Ainsi, par exemple, lorsque les chirurgiens placent un stent à l'intérieur du corps, ils s'appuient sur ce qu'on appelle des bandes de marquage pour vérifier que le stent est au bon endroit et de la bonne forme.

En raison de leur radio-opacité, les métaux précieux naturellement présents tels que l'or et le platine est devenu important pour leur utilisation en tant que bandes de marqueur - permettant aux professionnels de la santé de voir où les dispositifs sont placés dans le corps humain.

Cependant, les bandes de marqueurs d'aujourd'hui peuvent être constituées d'une gamme plus large de métaux radio-opaques au-delà des habituels 90 % de platine/10 % d'iridium. Par exemple, le tungstène, qui est radio-opaque et a une densité identique à l'or mais un prix beaucoup plus bas et plus prévisible, peut être utilisé.

Bien sûr, tous les métaux précieux ne sont pas aussi « nobles » que l'or et le platine. Par exemple, alors que argent est apprécié en médecine pour ses propriétés antimicrobiennes, il doit être soigneusement conçu et est rarement utilisé pour des applications de dispositifs médicaux.

De même, le cuivre présente des avantages antimicrobiens pour des utilisations telles que la prévention des infections et la stérilisation hospitalière. Cependant, le cuivre pose des problèmes thrombogènes, bien qu'il ait été utilisé dans les DIU et, lorsqu'il est suffisamment protégé, il peut être utilisé pour le traitement du signal avec des implants et des outils de diagnostic.

Métaux spéciaux qui ne sont plus utilisés

Même si de nouvelles applications sont découvertes, il existe d'autres métaux spéciaux qui ne sont plus utilisés dans les dispositifs médicaux.

En effet, au fil du temps, la science a découvert l'incompatibilité et même la toxicité des matériaux pour l'homme. En conséquence, des questions importantes ont été soulevées sur les processus industriels autrefois populaires utilisés pour améliorer l'apparence et les performances des appareils.

Par exemple, revêtement chromé était autrefois largement utilisé pour rendre les pièces brillantes, mais son utilisation dans les applications de dispositifs médicaux a maintenant été presque entièrement supprimée. Bien que le chrome soit un oligo-élément essentiel et que de petites quantités soient nécessaires à la santé humaine, l'exposition à des quantités incontrôlées de chrome plaqué dans les dispositifs médicaux est préjudiciable.

Bien sûr, il existe des métaux spéciaux qui ne se retrouveront plus jamais dans les dispositifs médicaux. Il y a des années, mercure était répandu, mais bien sûr maintenant nous savons que c'est une idée terrible.

Malheureusement, nous avons encore des rappels aujourd'hui que le plomb est un autre métal qui a des effets neurotoxiques. Par conséquent, il n'est pas utilisé, sauf - avec prudence et sous enveloppe - pour la protection contre les rayonnements.

D'un autre côté, peut-être ne faut-il jamais dire jamais ? Alors que les matières radioactives sont à éviter dans la plupart des applications, les propriétés destructrices des éléments radioactifs sont toujours exploitées et bénéfiques dans le traitement du cancer.

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