Биосовместимые материалы, применяемые для изготовления стентов (обзор)

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Медицина


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

При предельном числе циклов /V, полудлина трещины / равна критической величина /, которая определяется согласно выражению:
Кр = -(Ки1& lt-Уты)2-п
С учетом полученного находим через число циклов нагружения время выхода трещины на поверхность покрытия первого слоя:
| / /и/2−1 _ 7 т/2−1 ту-т
дг _ _& quot-«Р 10 / '-'-_
Ыл Лт т 1 |/т/2−1/т/2−1 т ^ 2~) & quot-
Представленный метод расчета позволяет оценить эффективность как простых, так и армированных геотекстилем дорожных полотен.
Марчук М. С., Мутылина И. Н.
БИОСОВМЕСТИМЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕНТОВ
(ОБЗОР)
К стентам предъявляются достаточно высокие требования: высокая гибкость (для легкого продвижения по кровеносной системе к месту установки), высокая пластичность (для обеспечения возможности увеличения диаметра стента до необходимого размера в месте установки), высокие прочность и жесткость (для обеспечения радиальной устойчивости в процессе эксплуатации), высокая рентгеноконтрастность (для хорошей видимости в антиографе и ретгеновском томографе), биосовместимость с организмом (для предотвращения возможных реакций отторжения стента). Основными используемыми материалами для производства металлических стентов являются нержавеющая сталь (316Ь 88, ОЗХ17Н14МЗ), платиноиридиевые сплавы, тантал, нитинол, кобальтохромовые сплавы, титан и его сплавы, чистое железо и магниевые сплавы.
Нержавеющая сталь 316Ь 88 или ОЗХ17Н14МЗ является наиболее используемым материалом для производства стентов с покрытием и без покрытия. Стенты из нержавеющей стали имеют подходящие механические свойства (Таблица) и отличную коррозионную стойкость.
Таблица
Механические свойства металлических материалов, используемых для производства стентов [ 1 ]
Материал Е, МПа ст0. 2, МПа ств, МПа р, г/см3
316Ь 88 190 331 586 7,9
Тантал (отожженный) 185 138 207 16,6
Титан (холоднокатаный 30%) 110 485 760 4,5
Нитинол
аустенитная структура 83 195−690 895 6,7
мартенситная структура 28−41 70−140
Кобальтохромовый сплав Ь605 210 448−648 951−1220 9,2
Чистое железо (Ре) 211,4 120−150 180−210 7,87
Магниевый сплав VE43 44 162 250 1,84
Однако клиническое применение нержавеющей стали ограничено ферромагнитной природой сплава и низкой плотностью. Эти свойства делают нержавеющую сталь плохо видимой в рентгеновском излучении и магнитно-резонансной томографии (МРТ) [1]. Имплантаты из нержавеющей стали могут вызывать аллергию на никель. В частности, присутствие ионов никеля, хрома и молибдена вызывают местные иммунные реакции и воспаление. Для покрытия стентов из
нержавеющих сталей используют различные материалы с целью улучшения видимости в рентгеновских лучах и улучшения биосовместимости.
Платиноиридиевые сплавы. Сплавы системы Pt-Ir (90% Pt и 10% Ir) используются для изготовления стентов без покрытия, такие стенты успешно прошли испытания на животных. Платиноиридиевые сплавы показывают отличную рентгеноконтрастность, что делает возможным получение трехмерных изображений при использовании МРТ. В основном эти сплавы имеют высокую коррозионную стойкость, но низкие механические свойства. В процессе исследования этих стентов наблюдалось незначительное тромбообразование и разрастание неоинтимы, а также незначительные воспалительные реакции, но процент отторжения стентов из платиноиридиевых сплавов (16%) выше, чем у стентов из нержавеющих сталей (5%). Результаты клинических испытаний свидетельствуют, что использование этих стентов безопасно и эффективно [1].
Тантал имеет хорошую биосовместимость [2, 3] и высокую коррозионную стойкость. Часто танталом покрывают поверхность стентов из нержавеющих сталей для улучшения коррозионной стойкости и повышения биосовместимости стента. Он отлично виден в рентгеновских лучах и при МРТ [4]. Коммерческие возможности танталовых стентов намного меньше, чем стентов из нержавеющих сталей. Главная причина этого — более низкие механические свойства по сравнению с нержавеющими сталями. Предел текучести тантала близок к пределу прочности, из-за этого танталовые стенты имеют высокую вероятность поломки во время развертывания. Поэтому давление развертывания этих стентов обычно низкое и это может привести к смещению стента. Процент смещения танталовых стентов значительно выше по сравнению со стентами из нержавеющей стали, что приводит к более сильному разрастанию клеток интимы вследствие раздражения внутренней стенки сосудов (артерий). В настоящее время существуют режимы обработки тантала с получение мелкозернистой структуры и оптимальными свойствами (а0,2 до 600 МПа, и относительное удлинение около 30%) для изготовления стентов [5].
Титан и его сплавы, имеющие отличную биосовместимость, высокую коррозионную стойкость, интенсивно используются в ортопедии и стоматологии. Из-за недостаточных механических свойств чистый титан как материал для производства стентов невыгоден, но для улучшения биосовместимости титан может использоваться как покрытие для стентов из нержавеющих сталей. Такие стенты показывают положительные результаты в клинических испытаниях [1, 6].
Сплавы на основе титана с танталом или ниобием, показывающие отличную гемосовместимость, также имеют высокий предел прочности и они весьма перспективны для изготовления стентов. Вопрос совместимости сплавов на основе титана в значительной степени зависит от легирующих элементов, переход которых в среду даже при очень малых скоростях коррозии может создавать токсичность или вызывать нежелательные явления в организме, где имплантируется сплав. Требованиям, предъявляемым к биосовместимым материалам в достаточной мере соответствуют промышленные сплавы — ВТ6С, ВТ8, ВТ 14, ВТ 16 и ВТ23 [6].
Нитинол (никелид титана) — один из интенсивно используемых сплавов для изготовления стентов содержит 49,5−57,5% Ni, остальное — титан. Он имеет необходимые механические свойства (табл.) и устойчивость к коррозии. Его применяют для изготовления саморасправляющихся стентов, главным образом из-за эффекта памяти формы и сверхупругости. Эти свойства позволяют создавать конструкции, изменяющие свою форму при нагреве. Восстановление после пластической деформации — 8,5−10%. Плохо виден в рентгеновском излучении, что вынуждает использовать МРТ. В настоящее время множество стентов изготавливают из нитинола, в основном, из-за его эффекта памяти формы[7, 8, 9].
Сплавы на основе кобальта обычно имеют отличные характеристики: биосовместимость, прочность, отсутствие ферромагнетизма и высокую сопротивляемость коррозии и изнашиванию. Например, сплав кобальта L605 (Со — основа, Сг 19−21%, W 14−16%, Ni 9−11%, Fe 3%, Mn 1−2%, Si, С, S, & lt- 0,5%) является более прочным материалом по сравнению с нержавеющей сталью, что позволяет делать элементы ячеи более тонкими (на 20% по сравнению с нерж. ст.), сохранив при этом радиальную прочность стента и хорошую рентгеноконтрастность [1, 10].
Чистое железо и магниевые сплавы — это два материала используемые с недавнего времени для производства биоразлагаемых коронарных стентов.
Чистое железо (более 99,5%). У железа самый высокий модуль эластичности из металлов используемых для стентирования. Предел текучести и предел прочности близки друг к другу, что,
теоретически, может привести к разрушению конструкции при развертывании. Однако, испытания на животных (кроликах) показали, что такие стенты успешно устанавливаются в артерии с давлением (расширяющим баллоны) от 3,5 до 10 атм. Для наблюдения установки таких стентов используется рентген. Биоразложение предполагает окисление железа и растворение его в биологической среде. Двухвалентные ионы железа замедляют разрастание тканей [1].
Магний и его сплавы ранее использовались для изготовления биоразлагаемых ортопедических имплантатов [11, 12]. Однако в области коронарных стентов этот материал является новым. Коррозионные и механические свойства чистого магния не соответствуют требованиям, предъявляемым к материалам для стентов, но магниевые сплавы с повышенными механическими (табл. 2) и коррозионными свойствами АЕ21 и WE43 используют для производства стентов. Сплав АЕ21 содержит 2% алюминия и 1% редкоземельных металлов, сплав WE43 — 3,7−4,3% иттрия, 0,4−0,6% циркония и 2,4−3,4% редкоземельных металлов. Эти сплавы имеют низкую пластичность, поэтому стенты из них могут быть повреждены при установке [12].
ЛИТЕРАТУРА
1. Mani Gopinath, Feldman Marc D., Patel Devang, Agrawal C. Mauli. Coronary stents: a materials perspective. // Biomaterials. — 2007. — Vol. 28. — P. 1689 — 1710.
2. Matsuno H, Yokoyama A, Watari F, Uo M, Kawasaki T. Biocompatability and osteogenesis of refractory metal implants, titanium, hafnium, niobium, tantalum and rhenium. // Biomaterials. — 2001. — Vol. 22(11). -P. 1253−62.
3. Leng YX, Chen JY, Yang P, Sun H, Wang J, Huang N. The biocompatibility of the tantalum and tantalum oxyde films synthesized by pulse metal vacuum arc source deposition. Nucl Instrum Methods Phys Res Sec B: // Beam Interact Mater Atoms. -2006. — Vol. 242(1−2). — P. 30−2.
4. Matsumoto A, TeitelbaumG, Barth K, Carvlin M, Savin M, Strecker E. Tantalum vascular stent: in vivo evaluation with MR imaging. // Radiology. — 1989. — Vol. 170. — P. 753−5.
5. Папиров И. И., Тихоновский Н. А., Шокуров В. С., Пикалов А. И., Сивцов В. С., Старожилов Г. Е., Емлянинова Т. Г., Мазин А. П., Шкуропатенко В. А. Получение мелкозернистого тантала. // Вестник Харьковского университета. — 2005. — № 664. — С. 99−102.
6. Региональная наука. Проекты. Уральский регион. — Электрон, дан. — Режим доступа: http: //www-old. extech. ru/regions/program/ural_d/project/prj46. htm.
7. Stoeckel D, Pelton A, Duerig Т. Self-expanding nitinol stents: material and design considerations. //Eur Radiol. -2004. -Vol. 14(2). -P. 292−301.
8. Trepanier C, Venugopalan R, Pelton A. Corrosion resistance and biocompatibility of passivated NiTi. In: Yahia LH, editor. Shape memory implants. // New York: Springer. — 2000. — P. 35−45.
9. Хирургические вмешательства под контролем лучевых методов диагностики МЦВМ. Профсоюзная клиника (Московский Центр Высокотехнологичной медицины). — Режим доступа: http: //www. mchm. rU/ru/catalogcont/science/5/83/.
10. UNS R30605 Сплав UDIMET® L-605. — Электрон, дан. — Режим доступа: http: //www. bibusmetals. com. ua/dload/udimetL-605. pdf.
11. Heublein В., Rohde R., Kaese V., Niemeyer М., Hartung W., Haverich A. Biocorrosion of magnesium alloys: a new principle in cardiovascular implant technology? // Heart. — 2003. — Vol. 89(6). — P. 651−6.
12. Staiger M, Pietak A, Huadmai J, Dias G. Magnesium and its alloys as orthopedic biomaterials: a review. Biomaterials. — 2006. — Vol. 27(9). — P. 1728−34.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой