Är titanlegeringar det bästa materialet för hjärtstents?

I en tid präglad av minimalt invasiv medicin är hjärtstents kritiska anordningar för att täppa till kranskärlen och rädda liv. Dessa mesh-liknande enheter kan vidga förträngda blodkärl och återställa myokardblodtillförseln. Deras kärnmaterial är titanlegering, känd som "universalmetallen" inom biomedicin. Från flygmaterial till mänskliga implantat,titanlegering har drivit på utvecklingen av hjärtstentar med sina exceptionella egenskaper, vilket ger liv-sparande hopp till hjärt-kärlpatienter.

Integreringen av titanlegeringar och hjärtstentar har sitt ursprung i en applikationsskifte mellan olika fält. På 1940-talet användes titanlegering till en början vid tillverkning av stridsflygplan. Forskare upptäckte av misstag dess goda kompatibilitet med djurben, vilket lade grunden för dess inträde på det medicinska området. På 1950-talet användes titanlegering officiellt i medicin. Med utvecklingen av kardiovaskulär interventionsteknologi har det gradvis blivit kärnmaterialet i hjärtstentar på grund av dess oersättliga fördelar, som ersätter stentar av rostfritt stål med hög styvhet och dålig kompatibilitet, såväl som defekta stentar av kobolt-kromlegering, vilket driver ett stort genombrott inom stentteknologi.

Titanlegering har blivit det "gyllene materialet" för hjärtstentar främst på grund av tre inneboende fördelar som i hög grad matchar de fysiologiska behoven hos mänskliga blodkärl.

Fördel 1: Utmärkt biokompatibilitet för "Bio-Integration"

För det första visar det enastående biokompatibilitet. I människokroppens 37 graders kroppsvätskemiljö bildas en tät titandioxidskyddsfilm på ytan av titanlegeringen. Det kan förhindra frisättning av metalljoner, undvika immunavstötning och främja avsättningen av hydroxiapatit för att uppnå bio-integrering med vaskulär vävnad. Däremot frigör rostfritt stål, kobolt-kromlegering och andra material långsamt nickel, krom och andra joner. Det tenderar att orsaka allergiska eller toxiska reaktioner och lyckas inte uppnå idealisk biokompatibilitet.

För det andra är titanlegering stark, tuff och lätt, perfekt anpassad till den dynamiska miljön i blodkärlen. Stentar måste motstå långvarig-blodflödespåverkan och vaskulär sammandragning-avslappningsfriktion, vilket kräver hög styrka och elasticitet. Titanlegering har halva densiteten av stål, vilket minskar belastningen på blodkärlen, medan dess styrka är jämförbar med stål. Elasticitetsmodulen för nya titanlegeringar är cirka 60 GPa, nära den för mänskliga artärer, vilket gör att den kan följa mikro-deformationer av blodkärl utan permanent deformation. Dess utmattningsliv ökar mer än 1 miljard gånger, vilket avsevärt minskar risken för frakturer. Denna kombination av styvhet och flexibilitet gör att stentar passar komplexa och slingrande blodkärl och minimerar skador på vaskulära väggar.

Fördel 2: Styvhet och flexibilitet för att anpassa sig till den dynamiska vaskulära miljön

Titanlegering har utmärkt korrosionsbeständighet och kan förbli stabil under lång tid i den komplexa människokroppsmiljön. Människokroppsvätska innehåller en stor mängd kloridjoner. Den har en kontinuerlig mekanisk friktion, som är mycket frätande för metaller. Den årliga korrosionshastigheten för titanlegering i simulerad kroppsvätska är dock mindre än en-tusendel av diametern på ett människohår. Det kan bibehålla morfologisk stabilitet och förhindra korrosionsfel i stenten eller vaskulär inflammation. Samtidigt minskar dess låga ytenergi och hydrofilicitet vidhäftning av trombocyter, minskar risken för trombos och säkerställer långtids-säkerhet för stenten.

Fördel 3: Korrosionsbeständighet och stabilitet för långvarig säkerhet

Med framstegen inom material och medicinsk teknik har hjärtstentar av titanlegering kontinuerligt uppgraderats för att bli mer exakta, säkra och användarvänliga-. Tidiga stentar i bar-metall-titaniumlegering kunde frigöra blodkärlen, men den postoperativa restenosfrekvensen nådde 20–30 %. Läkemedels-eluerande stentar utvecklades. Den kan ladda läkemedel som rapamycin via laser-borrade mikrohål för att uppnå lokal exakt frisättning, vilket minskar restenosfrekvensen till under 5 % och inleder en ny era inom stentterapi för hjärtat.

Idag har 3D-utskriftsteknik en personlig anpassning av hjärtstentar av titanlegering. Enligt en patients CT-bilder kan läkare göra stentar som i hög grad matchar den vaskulära strukturen genom att använda elektronstrålesmältningsteknik, bättre hantera komplexa bifurkationsskador och förbättra terapeutiska resultat.

Biologiskt nedbrytbara stentar av titanlegering har gjort viktiga genombrott. Genom att använda järn-baserade eller magnesium-baserade titanlegeringsmaterial kan dessa stentar gradvis brytas ned till ofarliga fosfater inom cirka 2 år efter implantation, undvika kronisk inflammation orsakad av långvarig-metallretention och inse "inga rester efter behandling".

Hjärtstentar av titanlegering har dock fortfarande vissa nackdelar: höga materialkostnader gör stentar dyra, vilket ökar patienternas ekonomiska börda; vissa stentar producerar artefakter under MRI-undersökningar, vilket påverkar diagnosen; och postoperativ restenos har inte helt eliminerats. Dessa begränsningar har dock inte skakat om titanlegeringens kärnstatus. I klinisk praxis gör läkare omfattande val baserat på patienternas tillstånd, fysiska förutsättningar och ekonomiska situation.

Ruihang Group producerar huvudsakligen produkter av titan och titanlegering med hela industrikedjan. Om du har köpbehovet, vänligen kontakta oss via e-post:Sam.Rui@bjrh-titanium.com