Kāda ir medicīnisko implantu virsmas apstrādes īpašā nozīme?

1. Uzlabojiet bioloģisko saderību un samaziniet atgrūšanas reakcijas.
Bioloģiskā saderība ir svarīga medicīnisko implantu nepieciešamība. Tas nozīmē, ka materiāliem, nonākot saskarē ar cilvēka audiem, nevajadzētu izraisīt sliktas reakcijas, piemēram, toksicitāti, sensibilizāciju, iekaisumu vai trombozi. Virsmas apstrāde uzlabo implantu virsmas īpašības, izmantojot fizikālās vai ķīmiskās pieejas. Tas padara tos daudz bioloģiski saderīgākus.
Izmantojot tādas metodes kā smilšu strūklu, kodināšanu ar skābi un lāzera apstrādi, uz implanta virsmas tiek veidotas mikro{0}} vai nano- mēroga raupjas struktūras. Tas palielina virsmas laukumu un audu saskares laukumu, kas palīdz šūnām pielipt pie implanta un augt. Piemēram, pēc smilšu strūklas un skābes kodināšanas zobu implantu virsmas raupjumu (Sa vērtību) var noturēt robežās no 1 līdz 2 μm, kas var ievērojami palielināt kaulu saites stiprību un paātrināt dzīšanas procesu.
Ķīmiskā modifikācija: bioaktīvu grupu, piemēram, hidroksilgrupu un aminogrupu, pievienošana implantu virsmai vai minerālvielu, kas palīdz kauliem augt, piemēram, stroncija un kalcija, pievienošana, lai uzlabotu ķīmisko mijiedarbību starp materiāliem un audiem. Pēc anodēšanas uz titāna sakausējuma virsmas veidojas bieza oksīda plēve. Pēc tam tiek izmantotas elektroķīmiskās metodes, lai iestrādātu kalcija un fosfora elementus, lai imitētu dabiskā kaula sastāvu un veicinātu kaulu šūnu attīstību.
Biopārklāšanas tehnoloģija: Biokeramikas (piemēram, hidroksiapatīta) vai bioaktīva stikla pārklājumi tiek uzklāti uz implantu virsmas, izmantojot tādas tehnoloģijas kā plazmas izsmidzināšana un elektroķīmiskā uzklāšana. Šie pārklājumi ir tieši iesaistīti mehānismos, kas liek kauliem darboties. Pētījumi liecina, ka implantu ar hidroksilapatītu{2} pārklājumu osteointegrācijas ātrums pārsniedz neapstrādātu implantu osteointegrācijas ātrumu par vairāk nekā 40%.
2. Uzlabojiet izturību pret koroziju un pagariniet kalpošanas laiku
Medicīniskajiem implantiem ir jāiztur ilgstoša cilvēka ķermeņa šķidrumu iedarbība, ko var viegli noārdīt kodīgie aģenti, piemēram, hlorīda joni un proteīni. Šīs korozijas rezultātā izšķīst metāla joni un atdalās pārklājumi, kas var izraisīt iekaisuma reakcijas vai implanta bojājumus. Veidojot biezu aizsargkārtu, virsmas apstrāde ievērojami palielina implantu izturību pret koroziju.
Pasivācijas apstrāde: pēc apstrādes ar slāpekļskābi uz nerūsējošā tērauda implantu virsmas veidojas hroma oksīda pasivācijas plēve. Šī plēve novērš metāla jonu izsūkšanos un samazina korozijas ātrumu līdz mazāk nekā 0,001 mm/gadā, kas ir nepieciešams ilgstošai implantācijai.
Mikroloka oksidācijas tehnoloģija: augstsprieguma{0}}elektriskais lauks tiek izmantots, lai ierosinātu mikroloka izlādi uz titāna sakausējuma virsmas. Tas veido keramikas oksīda plēvi, kas satur titānu, skābekli un fosforu. Tas var kļūt cietāks par 1000 HV, un tas ir trīs reizes izturīgāks pret nodilumu nekā parastās anodiskā oksīda plēves. Tas labi darbojas situācijās ar lielu svaru, piemēram, locītavu protēzēm.
Izmantojot fizikālās tvaiku pārklāšanas (PVD) vai ķīmiskās tvaiku pārklāšanas (CVD) tehnoloģiju, uz implantu virsmas var uzklāt nano mēroga TiN, TiAlN un citus cietos pārklājumus, kuru biezums ir tikai 1–5 μm. Tas var uzlabot izturību pret koroziju par vairāk nekā 50%, samazināt berzes koeficientu un samazināt nodiluma daļiņu daudzumu.
3. Piešķiriet tai antibakteriālas īpašības un samaziniet iespēju saslimt
Infekcijas, kas rodas pēc operācijas, ir viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc medicīniskie implanti neizdodas. Piemēram, infekcijas ortopēdiskajos, sirds un asinsvadu un citos implantos var rasties 1% līdz 5% gadījumu. Virsmas apstrāde darbojas labi, lai novērstu baktēriju pielipšanu virsmām un bioplēvju veidošanos, veidojot virsmas, kas nogalina baktērijas vai pievienojot antibakteriālas ķīmiskas vielas.
Antibakteriālo grupu virsmas potēšana: izmantojot plazmas apstrādi vai ķīmisko potēšanu, implanta virsmai tiek pievienotas antibakteriālas grupas, piemēram, ceturtā amonija sāļi un fluorīdi. Tas maina baktēriju šūnu membrānas struktūru, un tam ir ilgstoša antibakteriāla iedarbība. Piemēram, antibakteriāls pārklājums, kas satur sudrabu, var nogalināt 99% Staphylococcus aureus un saglabāt efektivitāti vairāk nekā 30 dienas.
Gaismas-atsaucīgs viedais pārklājums: tas ietver fotosensibilizatoru (piemēram, porfirīna savienojumu) uzlikšanu uz implantu virsmas un noteikta viļņa garuma gaismas izmantošanu, lai izveidotu reaktīvas skābekļa sugas (ROS), kas iznīcina baktērijas, nekaitējot saimniekšūnām. Šī metode ir izmantota tādu iekārtu virsmu dezinficēšanai, kas var viegli izplatīt infekcijas, piemēram, endoskopus un katetru.
Antibakteriālais pārklājums un zāļu izdalīšanās darbojas kopā: biokeramikas pārklājumam tiek pievienotas antibiotikas, piemēram, vankomicīns un gentamicīns, lai kontrolētu, cik ātri pārklājums sadalās, kas atbrīvo zāles. Zāļu koncentrācija apvidū var būt vairāk nekā 1000 reižu lielāka par zāļu koncentrāciju asinīs, kas aptur infekcijas pēc operācijas.
4. Uzlabot osseointegrācijas spēju un klīnisko panākumu līmeni.
Ortopēdiskajiem, zobārstniecības un citiem implantiem osseointegrācijas spēja ir nozīmīgs klīnisko panākumu aspekts. Virsmas apstrāde paātrina kaulu integrācijas procesu, kontrolējot virsmas formu, ķīmisko sastāvu un bioloģisko aktivitāti, kas palīdz kaulu šūnām pielipt, augt un mainīties.
Divkāršās skābes kodināšanas apstrādes tehnoloģija: izmantojot divas skābes (piemēram, HCl+H ₂ SO ₄ jauktu skābi un HNO 3 šķīdumu) divpakāpju procesā, uz implanta virsmas tiek izveidota daudzlīmeņu poru struktūra. Šai struktūrai ir mikrometra{5}līmeņa raupjums, kas nodrošina mehānisku bloķēšanas spēku, un nanometra-līmeņa poras, kas palielina bioloģisko aktivitāti, padarot saiti starp implantu un kaulu stiprāku par vairāk nekā 30%.
Porainu struktūru 3D drukāšana: izmantojot selektīvās lāzerkausēšanas (SLM) tehnoloģiju, lai izgatavotu porainus titāna sakausējuma implantus, kas ir 60% līdz 80% poraini un kuru poras ir 200 līdz 500 μm platas. Tas simulē dabisko kaulu trabekulāro struktūru, veicina asinsvadu un kaulu audu augšanu un panāk "bioloģisko fiksāciju". Klīniskie pierādījumi liecina, ka porainās struktūras implantu osseointegrācijas ilgums ir par 50% mazāks nekā cietām struktūrām.
Bioaktīvo molekulu maiņa: bioaktīvu molekulu, piemēram, kaulu morfoģenētisko proteīnu (BMP) un kolagēna ievietošana uz implantu virsmas, lai sāktu signālu ceļus, kas palīdz kaulu šūnām diferencēties. Piemēram, implanti, kas ir mainīti ar BMP-2, var saīsināt osteointegrācijas laiku no 3 mēnešiem līdz 6 nedēļām un palielināt implantācijas panākumu līmeni līdz vairāk nekā 98%.