Môžu niklové-zliatiny nahradiť zliatiny titánu pri výrobe zdravotníckych pomôcok?
Scenáre, v ktorých je možná čiastočná substitúcia
Odolnosť proti korózii v extrémnych médiách
Zliatiny na báze niklu-vykazujú vynikajúcu odolnosť voči silným kyselinám, zásadám a roztokom- obsahujúcim chloridy, ktorá je lepšia ako pri konvenčných zliatinách titánu (napr. Ti-6Al-4V). Sú vhodné na výrobu komponentov zdravotníckej techniky ako naprsterilizátory chirurgických nástrojov, dialyzačné prístroje a chemické analyzátory, kde dokážu odolať-dlhodobej erózii sterilizačnými prostriedkami (napr. etylénoxid, peroxid vodíka) a simulátormi telesných tekutín.
Vysoká pevnosť a odolnosť proti opotrebovaniu
Niektoré zliatiny na báze niklu-majú vyššiu pevnosť v ťahu a odolnosť proti opotrebovaniu ako zliatiny titánu. Napríklad MP35N (zliatina kobaltu-niklu-chrómu-molybdénu) má mimoriadne-vysokú pevnosť a odolnosť proti únave, vďaka čomu je ideálnym materiálom preortopedické chirurgické nástroje, zubné vrtáky a vodiace drôty, ktoré môžu nahradiť komponenty zo zliatiny titánu, ktoré sú náchylné na opotrebovanie pri-dlhodobom používaní.
Scenáre, kde sa substitúcia neodporúča alebo nie je možná
Riziká biokompatibility
Väčšina zliatin na báze niklu-obsahuje vysoký podiel prvkov niklu (10 % – 70 %). Ióny niklu sa môžu vylúhovať v ľudskom tele a vyvolať alergické reakcie u približne 10 % – 20 % populácie a v závažných prípadoch môžu dokonca vyvolať zápal alebo nekrózu tkaniva. Naproti tomu zliatiny titánu majú extrémne nízke rýchlosti uvoľňovania iónov, dobrú histokompatibilitu a môžu vytvárať stabilný oxidový film na povrchu, ktorý môže byť dobre integrovaný s ľudskými kosťami (oseointegrácia). Zliatiny na báze niklu- preto nemôžu nahradiť zliatiny titánuumelé kĺby, zubné implantáty, kostné platničky a srdcové stenty.
Nesúlad hustoty a modulu
Hustota zliatin na báze niklu{0}} (7,8 – 9,0 g/cm³) je oveľa vyššia ako hustota zliatin titánu (4,5 g/cm³), čo zvyšuje hmotnosť implantovateľných zariadení a spôsobuje pacientom nepohodlie. Okrem toho, modul pružnosti zliatin na báze niklu{5}} je bližší modulu nehrdzavejúcej ocele (približne 200 GPa), ktorý je oveľa vyšší ako modul pružnosti ľudskej kortikálnej kosti (10–30 GPa). To povedie k „efektu tienenia stresu“ (implantát nesie väčšinu napätia, čo vedie k resorpcii kosti), zatiaľ čo zliatiny titánu majú nižší modul pružnosti (asi 110 GPa), čo môže tento efekt znížiť.
Obmedzenia spracovateľnosti pre presné implantáty
Zliatiny titánu majú dobrú plasticitu a môžu byť spracované do zložitých tvarov (napr. porézne umelé kostené lešenia) prostredníctvom aditívnej výroby (3D tlač). Hoci zliatiny na báze niklu- možno tlačiť aj 3D, ich vysoká teplota topenia a nízka tepelná vodivosť spôsobujú, že sú náchylné na praskanie a deformáciu počas spracovania, čo nie je vhodné na výrobu presných implantovateľných zariadení so zložitými štruktúrami.
Záver
Zliatiny na-niklovej báze môžučiastočne nahradiť zliatiny titánuv -implantovateľných lekárskych zariadeniach a vysoko{1}}výkonných chirurgických nástrojoch, pričom sa využívajú ich výhody v oblasti odolnosti a pevnosti voči korózii.
V prípade implantovateľných zariadení, ktoré vyžadujú vysokú biokompatibilitu a osseointegráciu, zostávajú zliatiny titánu nenahraditeľné a zliatiny na báze niklu- sa neodporúčajú z dôvodu obmedzení biologickej kompatibility a mechanických vlastností.
