Sú zliatiny titánu najlepším materiálom pre srdcové stenty?

V ére minimálne invazívnej medicíny sú srdcové stenty kritickými zariadeniami na upchatie koronárnych artérií a záchranu životov. Tieto sieťovité-zariadenia dokážu rozšíriť zúžené krvné cievy a obnoviť zásobovanie myokardu krvou. Ich základným nosným materiálom je zliatina titánu, ktorá je v biomedicíne známa ako „univerzálny kov“. Od leteckých materiálov po ľudské implantáty,zliatina titánu podnietila vývoj srdcových stentov s ich výnimočnými vlastnosťami, ktoré pacientom s kardiovaskulárnym systémom prinášajú nádej-na záchranu života.

Integrácia titánovej zliatiny a srdcových stentov vznikla z posunu medzi aplikáciami. V štyridsiatych rokoch minulého storočia sa zliatina titánu spočiatku používala pri výrobe bojových lietadiel. Vedci náhodou objavili jeho dobrú kompatibilitu so zvieracími kosťami, čím položili základ pre jeho vstup do lekárskej oblasti. V 50. rokoch 20. storočia sa zliatina titánu oficiálne začala používať v medicíne. S pokrokom v kardiovaskulárnej intervenčnej technológii sa postupne stal základným materiálom srdcových stentov vďaka svojim nenahraditeľným výhodám, keď nahradil stenty z nehrdzavejúcej ocele s vysokou tuhosťou a zlou kompatibilitou, ako aj chybné stenty zo zliatiny kobaltu a chrómu, čo znamená zásadný prelom v technológii stentov.

Zliatina titánu sa stala "zlatým materiálom" pre srdcové stenty hlavne kvôli trom podstatným výhodám, ktoré vysoko zodpovedajú fyziologickým potrebám ľudských krvných ciev.

Výhoda 1: Vynikajúca biokompatibilita pre "Bio-integrácia"

Po prvé, vykazuje vynikajúcu biokompatibilitu. V 37-stupňovom prostredí telesných tekutín ľudského tela sa na povrchu titánovej zliatiny vytvára hustý ochranný film oxidu titaničitého. Môže zabrániť uvoľňovaniu kovových iónov, zabrániť imunitnému odmietnutiu a podporiť ukladanie hydroxyapatitu, aby sa dosiahla bio-integrácia s vaskulárnym tkanivom. Naproti tomu nehrdzavejúca oceľ, zliatina kobaltu a chrómu{5} a ďalšie materiály pomaly uvoľňujú nikel, chróm a ďalšie ióny. Má tendenciu spôsobovať alergické alebo toxické reakcie a nedosahuje ideálnu biokompatibilitu.

Po druhé, zliatina titánu je pevná, húževnatá a ľahká, dokonale sa prispôsobuje dynamickému prostrediu krvných ciev. Stenty musia odolávať dlhodobému -nárazu na prietok krvi a vaskulárnemu kontrakcii-relaxačnému treniu, čo si vyžaduje vysokú pevnosť a elasticitu. Titánová zliatina má polovičnú hustotu ako oceľ, čím znižuje zaťaženie ciev, pričom jej pevnosť je porovnateľná s oceľou. Modul pružnosti nových zliatin titánu je približne 60 GPa, čo je blízko modulu pružnosti ľudských tepien, čo im umožňuje sledovať mikro-deformácie krvných ciev bez trvalej deformácie. Jeho únavová životnosť sa zvyšuje viac ako 1 miliardu krát, čím sa výrazne znižuje riziko zlomenín. Táto kombinácia tuhosti a pružnosti robí stenty prispôsobené zložitým a kľukatým krvným cievam a minimalizuje poškodenie cievnych stien.

Výhoda 2: Tuhosť a flexibilita na prispôsobenie sa dynamickému vaskulárnemu prostrediu

Titánová zliatina má vynikajúcu odolnosť proti korózii a môže zostať stabilná po dlhú dobu v zložitom prostredí ľudského tela. Tekutina ľudského tela obsahuje veľké množstvo chloridových iónov. Má nepretržité mechanické trenie, ktoré je vysoko korozívne pre kovy. Ročná miera korózie zliatiny titánu v simulovanej telesnej tekutine je však menšia ako jedna-tisícina priemeru ľudského vlasu. Dokáže zachovať morfologickú stabilitu a zabrániť zlyhaniu korózie stentu alebo zápalu ciev. Medzitým jeho nízka povrchová energia a hydrofilnosť znižujú adhéziu krvných doštičiek, znižujú riziko trombózy a zaisťujú dlhodobú-bezpečnosť stentu.

Výhoda 3: Odolnosť proti korózii a stabilita pre dlhodobú bezpečnosť

S pokrokom v oblasti materiálov a medicínskej technológie boli srdcové stenty z titánovej zliatiny neustále inovované, aby boli presnejšie, bezpečnejšie a používateľsky-príjemnejšie. Včasné holé stenty z titánovej zliatiny- dokázali odblokovať krvné cievy, ale miera pooperačnej restenózy dosiahla 20 – 30 %. Boli vyvinuté stenty-uvoľňujúce liečivo. Dokáže naplniť liečivá, ako je rapamycín, prostredníctvom laserom-vyvŕtaných mikrootvorov, aby sa dosiahlo presné lokalizované uvoľnenie, čím sa zníži miera restenózy pod 5 % a začne sa nová éra v terapii srdcových stentov.

Dnes má technológia 3D tlače personalizované prispôsobenie srdcových stentov z titánovej zliatiny. Podľa CT snímok pacienta môžu lekári vyrobiť stenty, ktoré sa vysoko zhodujú s vaskulárnou štruktúrou, pomocou technológie tavenia elektrónovým lúčom, čím lepšie riešia komplexné bifurkačné lézie a zlepšujú terapeutické výsledky.

Biologicky odbúrateľné stenty z titánovej zliatiny priniesli dôležité prelomy. Vďaka použitiu materiálov z titánovej zliatiny na -železe alebo horčíku{2}} môžu tieto stenty postupne degradovať na neškodné fosfáty približne do 2 rokov po implantácii, čím sa vyhnú chronickému zápalu spôsobenému-dlhodobou retenciou kovu a po ošetrení nezostanú žiadne zvyšky.

Srdcové stenty z titánovej zliatiny však stále majú určité nevýhody: vysoké materiálové náklady spôsobujú, že stenty sú drahé, čo zvyšuje finančnú záťaž pacientov; niektoré stenty vytvárajú artefakty počas MRI vyšetrení, ktoré ovplyvňujú diagnózu; a pooperačná restenóza nebola úplne eliminovaná. Tieto obmedzenia však neotriasli stavom jadra zliatiny titánu. V klinickej praxi lekári robia komplexné rozhodnutia na základe stavu pacienta, fyzického stavu a finančnej situácie.

Skupina Ruihang vyrába hlavne titánové a titánové zliatiny s celým priemyselným reťazcom. Ak máte potrebu nákupu, kontaktujte nás prostredníctvom e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com