Металлы в медицине реферат
Обновлено: 04.10.2024
Характеристика физических свойств золота, платины, палладия и серебра, а также оценка возможности их применения в стоматологических целях. Анализ типологии стоматологических золотых сплавов. Описание свойств сплавов благородных металлов, их классификация.
| Рубрика | Медицина |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.03.2017 |
| Размер файла | 24,6 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Реферат на тему:
Благородные металлы и их сплавы
Содержание
Сплавы на основе золота, серебра и палладия
Список используемой литературы
Благородные металлы - это металлы не подверженные окислению, что отличает их от большинства металлов. Все они являются также драгоценными металлами, благодаря их редкости. Основные благородные металлы -- золото, серебро, а также платина и остальные 5 металлов платиновой группы -- (рутений, родий, палладий, осмий, иридий).
На рынке стоматологических материалов существует широкий спектр сплавов на основе золота, серебра, платины и палладия, которые удовлетворяют практически всему диапазону требований современной ортопедической стоматологии. Их применяют для изготовления некоторых видов вкладок, штифтовых зубов, коронок, мостовидных и бюгельных протезов, креплений.
Сплавы металлов, используемые в стоматологии, должны быть устойчивыми к коррозии, не оказывать вредного воздействия на организм.
Золото (Au)
В природе встречается в виде самородков или мелких частиц, смешанных с песком. Единственное химическое соединение золота в природе - каловерит (AuTe) встречается очень редко.
Извлечение золота из руд может осуществляться одним из следующих способов:
-выплавления золота из руд вместе с другими цветными металлами;
Промывка основана на разности удельного веса и заключается в отделении золота от примесей.
Амальгамирование - это растворение золота в ртути.
Цианирование - это растворение золота в цианидах с последующим высаживанием цинковой пылью.
Золото имеет жёлтый цвет.Удельный вес - 19,32. Температура плавления - 1064,18 °C, температура кипения - 2856 °C. Теплопроводность большая - 68,3. Усадка - 5,2%.
Чистое золото - мягкое, ковкое и тягучее, может быть выковано в листочки толщиной 0,0001см. Золото не окисляется при нагревании и не растворяется в кислотах и щелочах, кроме царской водки (смесь концентрированной соляной и азотной кислот 3:1).
Золото в чистом виде для стоматологических целей не применяется, поскольку оно слишком мягкое и недостаточно прочное. Оно легко соединяется со многими металлами. Для технических целей используют сплавы золота с другими металлами (лигатурное золото). Металлы, добавляемые к золоту, придают сплавам определённые свойства. Например температура плавления сплава золота с увеличением в нём количества серебра понижается.
При добавлении 50% серебра сплав приобретает белый цвет. Медь придаёт сплаву красноватый оттенок и твёрдость. Сплав из 75% золота, 10% меди 15% серебра называется зелёным золотом. Сплав золота с серебром и палладием называется белым золотом. Золото становится эластичным, если прибавить к нему небольшое количество платины.
Платина (Pt)
В природе встречается в виде самородка реже золота и ценится гораздо дороже. Платина имеет серовато-белый блестящий цвет, удельный вес её - 21,5. Температура плавления -1770°C, температура кипения - 2450°C. Благодаря небольшой усадке платину и её сплавы используют при литье мелких и точных деталей. Из неё можно раскатать тонкую фольгу и вытянуть очень тонкую проволоку. Химическая прочность платины очень высокая.
Платина не окисляется на воздухе, не растворяется ни в каких кислотах, кроме царской водки. Сплавы, в состав которых входит платина, отличаются высокой прочностью, упругостью, хорошо поддаются механической обработке, при литье обладают высокой жидкотекучестью. При этом температура плавления сплава резко повышается. Добавление платины до 5% делает сплав исключительно мелкозернистым, твёрдым, эластичным и устойчивым к деформации. В зубопротезной технике золотые сплавы с платиной используют для изготовления вкладок, штифтовых конструкций, коронок, мостовидных протезов, в т.ч. металлокерамических.
Палладий (Pd)
Палладий выделяют из платины, а значит, и добывают в одних и тех же месторождениях. Внешне напоминает серебро. Это крайне тяжёлый и очень тугоплавкий, пластичный и ковкий металл. По плотности палладий ближе к серебру, чем к родственной платине. Температура плавления -1554°C, температура кипения - 2940°C.
Палладий - это элемент, способный усиливать антикоррозионные свойства даже такого стойкого к агрессивным средам металла, как титан. Добавка палладия всего в 1 % повышает устойчивость титана к серной и соляной кислотам. Недавно учёные открыли редкую разновидность золота. Её назвали палладистой, поскольку в состав жёлтого металла входит 6% палладия. Правда, месторождение палладиевого золота в мире только одно. Оно находится в Бразилии.
Серебро (Ag)
В природе встречается в виде самородков и в виде соединений. Имеет белый цвет. Серебро хорошо проводит электричество и тепло. Удельный вес серебра - 10,5. Температура плавления - 960°C, температура кипения - 1955°C, усадка 4,4%. Твёрдость серебра выше, чем у золота.
Серебро при нагревании хорошо растворяется в азотной и серной кислотах. Соляная кислота действует на серебро слабо. Обладает бактерицидным свойством - убивает болезнетворные и гнилостные бактерии, стерилизует воду, даже когда содержится в количестве миллиардных долей грамма на литр.
Для изготовления зубных протезов серебро непригодно ввиду того, что оно в чистом виде в полости рта может подвергаться окислению и нарушать равновесие микрофлоры в полости рта. Серебро не обладает достаточной прочностью. Серебро, добавленное в золотые сплавы, придаёт им более светлый оттенок и снижает температуру плавления. Оно входит в состав припоев для золота и нержавеющей стали.
По системе Международной организации стандартов и Американской Дентальной ассоциации все стоматологические золотые сплавы разделены на 4 типа:
1 тип - мягкие, используются для конструкций, которые подвергаются слабой нагрузке (некоторые виды вкладок);
2 тип - средней твёрдости, используются для конструкций, которые подвергаются умеренной нагрузке (крепления - анкеры, промежуточные звенья мостовидных протезов, коронки);
3 тип - твёрдые, используются для конструкций, которые подвергаются большой нагрузке (полукоронки, тонкие литые вкладки, элементвы мостовидных протезов, коронки);
4 тип - сверхтвёрдые, используются для конструкций, испытывающих высокие нагрузки (бюгели, коронки).
По международному стандарту ISO 8891, европейскому стандарту EN 28891 и немецкому стандарту DIN 13906T2/03.88 стоматологические литейные сплавы с содержанием благородных металлов от 25% до 75% классифицированы по типам:
Тип I - низкопрочный, для зубных протезов, подвергающихся очень незначительным напряжениям, например, вкладки. К этому типу относится широко применяемый в России золотой сплав 900 пробы, а также серебряно-палладиевые сплавы ПД 190 и ПД 250.Сплав золота 90-й пробы используется при протезировании коронками и мостовидными протезами. Содержит 90% золота, 6% меди и 4% серебра. Температура плавления -1063°C. Обладает пластичностью и вязкостью, легко поддаётся штампованию, вальцеванию, ковке, а также литью.
Тип II - среднепрочный, для зубных протезов, подвергающихся средним напряжениям, например, вкладки. К этому типу относится российский сплав 750-ой пробы. В настоящее время применяется для изготовления кламмеров и вкладок. Содержит 75% золота, 8% меди, 8% серебра, 9% платины. Обладает высокой упругостью и малой усадкой при литье. Эти качества приобретаются за счёт добавления платины и увеличения количества меди.
Тип III - высокопрочный, для зубных протезов, подвергающихся вывсоким напряжениям, например, тонкие литейные металлические каркасы для зубных фасеток, каркасы мостовидных протезов, полные коронки и бюгельные протезы. К этому типу относится российский сплав Супер ТЗ 750-ой пробы с эффектом термического упрочнения - это «твёрдое золото», термически упрочняемый износостойкий сплав, который содержит 75% золота и имеет красивый жёлтый цвет. Он универсален и технологичен: может использоваться для штампованных и литых стоматологических конструкций. Из данного вида сплава изготавливаются также золотые иглы для акупунктуры.
Тип IV - сверхпрочный, для зубных протезов, подвергающихся очень высоким напряжениям и имеющим небольшое поперечное сечение, например, шинирующие части бюгельного протеза, дуга съёмного протеза, кламмеры, коронки, втулки. В России выпускают золотой сплав Супер ЛБ, специально предназначенный для литых бюгельных протезов.
Благородные металлы: золото, серебро, платина и металлы платиновой группы придают сплавам высокую коррозийную устойчивость, биологическую инертность, а также эстетические свойства (не тускнеют). Литейные стоматологические золотые сплавы - это, в основном, сплавы системы золото-серебро-медь с добавками палладия и платины.
Согласно международному стандарту ISO 1562-84, золотые сплавы должны содержать золота и металлов платиновой группы ( Pd, Ir,Rh,Ru,Os) не менее 75%. Сплавы с содержанием золота и платиноидов менее 65-75% быстро тускнеют в коррозионной среде полости рта. Дальнейшее понижение содержания золота в сплаве приводит к окислению сплава в условиях полости рта, оказывая вредное воздействие на слизистую оболочку и весь организм в целом. Поэтому, для предотвращения коррозии по мере уменьшения количества золота в сплаве, должно увеличиваться содержание палладия. Сплавы с низким содержанием золота могут заменить сплавы с содержанием золота более 70%, если будут соблюдаться следующие условия: золота не должно быть ниже 42%; палладия должно быть не менее 3-4%; отношение золото + серебро/медь должно выдерживаться не ниже, чем 10:1.
Правильно выбранное соотношение отдельных легирующих частей даёт возможность получать сплавы, обладающие необходимыми физико-химическими свойствами за счёт создания заданной структуры и строения кристаллической решётки сплава.
Благородные металлы характеризуются высокой инертностью по отношению к организму. В связи с этим содержание золота и платины в питьевой воде и в пищевых продуктах не нормируется.
В состав сплавов-припоев на основе золота в качестве функциональных добавок входят цинк, медь, олово, кадмий. Они могут накапливаться в тканях организма и в определённых концентрациях оказывать токсическое действие.
Сплавы на основе золота считаются универсальными. Любой металлический сплав характеризуется определёнными свойствами: физико-химическими (структурой, составом, коррозийной стойкостью),физико-механическими (модулем упругости, пределом пластичности, относительным удлинением, твёрдостью), термическими и биологическими.
К физическим свойствам металлов относятся: температура плавления, плотность и прочность, упругость и пластичность.
Температура плавления определяет технологию плавления протеза путём литья. Этот параметр определяет тип литейного оборудования. Золотые сплавы, имеющие низкую температуру плавления, обычно плавят в плавильных печах на воздухе (1280°C). Сплавы на кобальто- и никель- хромовых основах имеют значительно высокие температуры плавления - 1280°C-1450°C. Здесь применяются дуговые или индукционные печи.
Модуль упругости кобальто- хромовых сплавов составляет 228 ГПа, на основе золота - всего около 90 ГПа. Используя сплавы с большим модулем упругости, можно изготовить прочный тонкостенный протез с меньшим объёмом и весом.
Прочность стоматологического материала затрудняет его отделку, но противостоит повреждениям при эксплуатации - истиранию, царапанию.
Упругость определяется пределом текучести - величиной механического воздействия, необходимого для появления остаточной деформации. Это одно из важнейших свойств сплава, особенно сплава, используемого для изготовления съёмных протезов. Её показатель не должен превышать 500 МПа. благородный металл сплав стоматологический
Сплавы благородных металлов имеют лучшие литейные свойства и коррозионную стойкость, однако по прочности уступают сплавам неблагородных металлов.
Золотые сплавы, содержащие большое количество палладия и серебра, получили название белых золотых сплавов.
Сплавы на основе благородных металлов по назначению можно разделить на 5 групп:
1 группа - сплавы для металлокерамических протезов;
2 группа - сплавы для цельнолитых и металлокомпозитных конструкций;
3 группа - сплавы для бюгельных протезов и кламмеров;
4 группа - сплавы-припои;
5 группа - покрытия (гальванотехника).
Сплавы для металлокерамических протезов наиболее сложные по составу и физико-механическим свойствам. Эти сплавы должны иметь коэффициент температурного расширения, соответствующий коэффициенту температурного расширения керамических облицовочных масс, и содержать химические элементы, образующие оксидную плёнку для надёжного сцепления с керамикой.
Первым отечественным сплавом благородных металлов для металлокерамических протезов является сплав на основе палладия «Суперпал». «Суперпал»- это не только надёжный конструкционный материал. Он обладает высокой биосовместимостью, что позволяет рекомендовать его пациентам с непереносимостью других сплавов.
Основным из сплавов на основе золота и платины, который используется в ортопедической стоматологии России, является сплав «Супер КМ». Его плотность достаточно высока, что улучшает проливаемость тонкостенных деталей и позволяет использовать для литья практически любые установки (центрифужные, вакуумные, литьё под давлением).
Но рассмотренные выше сплавы предназначены только для несъёмного протезирования, что ограничивает их применение. Для системы протезирования, пользующейся только благородными сплавами, необходим специальный литейный сплав, применяющейся для бюгельных протезов. Таким сплавом стал « Супер-ЛБ» (Касдент). Сплав «Супер-ЛБ» прекрасно совмещается при комбинированном протезировании со сплавами «Суперпал» и «Супер КМ», не образует значимой разницы электрохимических потенциалов, что даёт возможность создавать различные конструкции, не причиняя потенциального вреда пациентам.
У российских пациентов старшего возраста встречаются несъёмные протезы 900-ой пробы. В ортопедическом лечении со сплавом 900-ой пробы можно использовать как вышеперечисленные сплавы «Суперпал» и «Супер КМ», так и сплав «Супер ТЗ» (Голхадент). Важнейшее свойство сплава «Супер ТЗ» - возможность термоупрочнения при определённом температурном режиме, что позволяет увеличивать твёрдость и предел текучести.
От советской стоматологии мы унаследовали не только золотой сплав 900-ой пробы, но и активно использовавшийся золотой припой AuAgCdCu 750-30. Этот припой, как большинство традиционных стоматологических припоев, содержит кадмий, который неблагоприятно воздействует на организм человека. Поэтому кадмий из состава стоматологических сплавов необходимо исключить. Вместо этого припоя предложен бескадмиевый сплав-припой «Бекадент».
Широкое использование сплавов для металлокерамических протезов потребовало новых высокотемпературных припоев. Сложность их создания связана с тем, что температура плавления припоя должна находиться в интервале между температурой плавления сплава, из которого сделан каркас протеза, и максимальной температурой обжига керамической массы.
Для пайки каркасов из сплава «Супер КМ» разработан специальный высокотемпературный сплав-припой «СуперВП» (Голпайдент).
Заключение
Прогресс в мировом стоматологическом материаловедении, возросшие требования к функциональным и эстетическим качествам зубных протезов, применение металлокомпозитных и металлокерамических зубопротезных конструкций обусловили необходимость создания для зубных протезов сплавов с высоким уровнем физико-механических и технологических свойств.
Созданные отечественные сплавы благородных металлов открывают широкие возможности в области ортопедического лечения основных стоматологических заболеваний благодаря своим уникальным свойствам - высокой функциональности, долговечности и биоинертности.
Вышеперечисленные золотые и палладиевые сплавы прошли необходимые токсикологические и санитарно-химические испытания и по заключению Всероссийского научно-исследовательского института медицинской техники соответствуют современным, ужесточённым международным требованиям к биосовместимости.
1. Абдурахманов А.И., Курбанов О.Р. Материалы и технологии в ортопедической стоматологии. - М.: Медицина, 2008
2. Расулова М.М., Ибрагимова Т.И. Зубопротезная техника. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013
3. Вязьмитина А.В., Усевич Т.Л. Материаловедение в стоматологии. - М.: Феникс, 2002
4. Копейкин В.Н.,Демнер Л.М. Зубопротезная техника. - М.: «Триада-Х», 2003
5. Поюровская И.Я. Стоматологическое материаловедение. - М.: ГЕОТАР-Медиа, 2007.
Подобные документы
Применение золота и серебра, как основного металла для изготовления зубных протезов. Современные золотые, серебрянные и палладиевые сплавы. Температура плавления титанового и кобальто-хромовый сплавов, нержавеющей стали. Сплав на основе свинца и олова.
презентация [10,8 M], добавлен 06.09.2016
Классификация зубных протезов. Обзор применяющихся в ортопедической стоматологии сплавов. Основные требования, предъявляемые к ним. Литье сплавов металлов. Гальванический синдром, аллергия к ним. Характеристика методов изготовления зубных протезов.
презентация [2,5 M], добавлен 19.01.2015
Государственное регулирование современного рынка стоматологических услуг. Лечебно-диагностические, профилактические и реабилитационные услуги. Основные этапы и виды сегментирования. Стратегия и возможности сегментации рынка стоматологических услуг.
презентация [1,2 M], добавлен 01.04.2014
Характеристика режущих и абразивных инструментов: стоматологических боров, алмазных головок. Основные типы наконечников, принцип их работы. Обзор финиров. Набор для снятия амальгамы. Международная стандартизация ISO стоматологических инструментов.
реферат [879,4 K], добавлен 31.10.2014
Характеристика стоматологических турбин. Разновидности турбинных наконечников. Назначение и классификация угловых наконечников. Описание прямых наконечников. Специфика дезинфекции стоматологического оборудования. Оборудование стоматологического кабинета.
Содержание
Глава 2. Применение оксидов и гидроксидов металлов в медицине……………………………………………………………………….18
Глава 3. Сплавы в медицине…………………………………………. 21
3.1 Применение металлических магнитных сплавов………………….…..21
3.2 Сплавы на основе никелида титана…………………………………….21
Введение
В древние века считалось, что металлов на Земле всего семь: железо, золото, медь, олово, ртуть, серебро и свинец. М. Ломоносов дал определение для металла: «Светлое тело, которое ковать можно». Он исключил из списка ртуть, поскольку она представляет собой жидкое вещество, а потому ковке не поддается. Знаменитый французский ученый А. Лавуазье в своей книге «Начальный курс химии» называл 17 металлов, в наше время открыто уже 83 металла. И все они отличаются друг от друга.
В качестве лечебных средств металлы применялись еще со времен глубокой древности. Ими с успехом лечили врачи Древнего Египта, Месопотамии, Индии, Китая и других цивилизаций, знали об их чудодейственных свойствах алхимики Средневековья. Для медицинских целей использовали прежде всего так называемые драгоценные металлы — золото и серебро, а также медь. И неслучайно нательные крестики, которые надевали после крещения, как правило, изготовляли из этих трех металлов. С малых лет они должны были оберегать не только душу младенцев, но и физическое здоровье.
О лечебных свойствах металлов помнят и современные целители. Народная медицина широко использует металлотерапию при заболеваниях крови, сосудов, лимфы и кожи, вегетососудистой дистонии, при железо-дефицитной анемии, проблемах с обменом веществ. С металлотерапией полезно сочетать лечение виноградным соком. Для этого в 1 л напитка кладут 2-3 медные монетки и выдерживают 6-7 суток. Чистая вода, настоянная на золоте, платине, серебре, железе, меди и других металлах, лечит многие недуги — остеохондроз, диабет, артриты и артрозы, заболевания щитовидной и поджелудочной желез, органов желудочно-кишечного тракта, мочеполовой, опорно-двигательной и гормональной систем.
Многие металлы в виде конкретных соединений нашли применение в медицине в качестве лекарственных и диагностических средств. Другие же оказались крайне нежелательными для живых организмов, и небольшие избыточные дозы их оказывают фатальное воздействие.
Тема эта исключительно обширна потому, что:
1) целый ряд металлов включен в различные процессы метаболизма, иными словами, эти металлы являются жизненно важными для живых организмов. Так, например, железо и медь являются переносчиками кислорода в организме, натрий и калий регулируют клеточное осмотическое давление, магний, кальций и другие активизируют энзимы - биологические катализаторы;
2) много абиологичных металлов в виде строго конкретных соединений нашли применение в медицине и биологии, в частности в качестве лекарственных и диагностических средств. Таким образом, для них найдены не только безвредные, но даже и полезные формы существования в живых организмах;
3) некоторые металлы, будучи крайне нежелательными для организмов, проникают туда из естественных природных источников, прежде всего с водой и пищей, а также в результате промышленного загрязнения окружающей среды.
Активность металлов как ядов в значительной мере зависит от формы, в которой они попадают в организм.
Мы рассмотрим соли, оксид, гидроксиды и некоторые комплексные соединения в медицине.
Тема 1.4. « Основы материаловедения мфт.
Стекло и керамические материалы, их применение в медицине.
Полимерные материалы. Резина. Пластмассы. Применение в медицине.
6. Технологический процесс изготовления изделий из металла.
Исходное сырье и материалы для производства мфт
Качество медицинских изделий в значительной мере определяется свойствами материалов, из которых они изготовлены. К медицинским материалам предъявляют следующие требования:
биологическая инертность и не токсичность по отношению к тканям и средам организма;
устойчивость к асептической и стерилизационной обработке;
стойкость к коррозии.
В течении своего жизненного цикла материалы могут существенно изменять свои свойства как в сторону повышения качества изделия, так и его снижения. Поэтому необходимо знание свойств материалов и возможности их изменения в нужном направлении, а также способов сохранения заданных свойств.
Свойства материалов
Каждый материал обладает определенными механическими, электрическими, тепловыми, химическими и иными свойствами, определяющими его назначение и способы обработки.
Механические свойства. Механические свойства характеризуют сопротивляемость материалов к внешним нагрузкам. ( растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез, или совместному действию нескольких видов нагрузки). Для металлов и конструкционных пластмасс наиболее распространены испытания на растяжение, твердость, ударный изгиб. Хрупкие конструкционные материалы (например, керамику, металлокерамику) часто испытывают на сжатие и статический изгиб. Механические свойства композиционных материалов, кроме того, оценивают в ходе испытаний на сдвиг. Механические свойства служат ведущими факторами при оценке свойств конструкционных материалов, наиболее широко применяемых в медицинской промышленности при изготовлении хирургических инструментов, медицинского оборудования и других изделий.
Электрические свойства определяют характер применения того или иного материала в производстве электромедицинской аппаратуры.
Оптические свойства выступают одним из определяющих параметров стекла.
Химические свойства характеризуют взаимодействие материалов с другими веществами. Для медицинских изделий из металлов большое значение имеет коррозийная стойкость.
Сырье – это различные вещества и материалы, используемые для производства готовых изделий. Они различаются по химическому составу и происхождению.
Классификация сырья представлена на рис.
Классификация основных видов исходного сырья для производства МФТ.
По химическому составу вещества и материалы делят на органические и неорганические, по происхождению - на природные, искусственные и синтетические.
Органическое сырье: животное – шерсть, шелк, кости и др.; растительное- древесина, хлопок, лен, лекарственные растения; синтетическое – каучук, резина, смолы, пластмассы
Металлы. Классификация, применение в медицине.
В настоящее время в производстве медицинских изделий используются различные сплавы. Сплав делятся на 2 вида:
* сплавы на основе железа – черные металлы (сталь – до 2% С (углерода), чугун – свыше 2 % С)
* остальные сплавы – цветные металлы
По химическому составу стали подразделяют на углеродистые(от 0,25% - 0,6% углерода) и легированные( сталь и различные элементы- хром, марганец, никель).
По назначению стали подразделяют на: конструкционные (для деталей машин, приборов), инструментальные (для инструментов), специального назначения с особыми свойствами (жаростойкие, нержавеющие, износостойкие и др.)
Для изготовления медицинских инструментов используют разные марки углеродистых сталей: У7А – У12А ( У - углеродистая сталь, 7-12 – содержание углерода, А – качественная сталь).
Металлы - простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электро- и теплопроводностью, отрицательным температурным коэффициентом электропроводности, способностью хорошо отражать электромагнитные волны ( блеск и непрозрачность), пластичностью. В твердом состоянии металлы имеют кристаллическое строение. В производстве обычно используют сплавы. Под металлическими сплавами понимают твердые и жидкие системы, образованные главным образом сплавлением двух или более металлов, а также металлов с различными неметаллами. Сплавы часто обладают более высокими механическими и физическими свойствами, чем составляющие их чистые металлы.
Сплавы черных металлов.
Черные металлы - техническое название железа и железных сплавов( сталь, чугун и ферросплавы). Они составляют 95% мировой металлопродукции.
Чугун представляет собой сплав железа с углеродом. В медицинской промышленности применяют чугун для изготовления базовых деталей медицинского оборудования (основания операционных и перевязочных столов и кресел, крестовин стоек различных приборов и аппаратов).
Стали. В отличие от чугуна в стали, содержание углерода не превышают 2%, что определяет ее свойства. Существует большое количество марок стали, отличающихся по химическому составу, структуре, свойствам. Из стали изготавливают многие мед. инструменты и детали мед. оборудования и аппаратуры. По химическому составу стали подразделяются на углеродистые и легированные ( нержавеющие). Углеродистая сталь содержит кроме железа и углерода, марганец и кремния. Для изготовления мед. изделий применяют углеродистые стали марок У7А , У8А, У10А, У12А. Согласно ГОСТу Р 50328.11 - 92 для изготовления хирургических инструментов рекомендовано применение 15 марок нержавеющей ( легированной) стали. Нержавеющие стали маркируют латинскими буквами от «А» до «R». В России применяются буквенно-цифровое обозначение марок стали. Например, мартенситная сталь марки «R» имеет обозначение 90Х18МФ, означающее, что сталь этой марки содержит 9% углерода и 18% хрома.
Цветные металлы.
В изготовлении мед. инструментов и оборудования наиболее распространены сплавы меди. Медь обладает высокой электро- и теплопроводностью, высокой коррозионной стойкостью, хорошо полируется.
Медные сплавы: Латуни - сплав меди с цинком. Наиболее широко используется в медицинской промышленности ( стерилизаторы, бужи, катетеры, зонды и др.)
Бронзы : оловянные - при необходимости высокой коррозионной стойкости в сочетании с прочностью( стерилизационно- дистилляционная аппаратура) и безоловянные - имеют высокие механические, антикоррозийные и др. свойства.
Нейзильбер - сплав меди с цинком, никелем и кобальтом (высокая коррозионная устойчивость - канюли, глазные ложки, зонды Воячека).
Алюминий и его сплавы: легче меди по весу. В приборостроении применяют следующие алюминиевые сплавы: с особыми физическими свойствами (АМцМ-1, обладает низким температурным коэффициентом электрического сопротивления и САС-1 , обладает пониженным коэффициентом термического расширения),
дюралюминий ( обладает наиболее высокой коррозионной стойкостью в закаленном и естественно состаренном состояниях), силумин ( сплав алюминия с кремнием, для изготовления мед. аппаратуры, коррозионная стойкость во влажной и морской атмосферах) .
Титан и его сплавы: Содержат алюминий, молибден или ванадий. Материал для мед. инструментов( малый удельный вес, высокие механические свойства, коррозионная стойкость). Отмечается хорошее прорастание костной ткани в титановые имплантаты, инструменты не нуждаются в покрытии.
Магний и его сплавы: имеют малую плотность при высоких механических свойствах. Высокая коррозийная стойкость и хорошая обрабатываемость давлением. Применяют для выпуска из них изделий для оптических устройств и электромедицинской аппаратуры.
Свинец : обладает низкой проницаемостью для рентгеновского и радиоактивного излучения, высокой пластичностью. Используют в химической аппаратуре для облицовок, резервуаров, ванн, желобов, трубопроводов.
Цинк: обладает низкой температурой плавления, хорошими литейными свойствами, высокой стойкостью на воздухе и пресной воде. Используют для антикоррозийных покрытий и протекторов железа, стали, и других металлов.
Золото, серебро, платина : используют для изготовления мед. изделий
( химической посуды, термопар, припоев, контактов и т.д.) Серебро используют в производстве отдельных видов офтальмологических и стоматологических инструментов. Платина применяется для изготовления наиболее точных термометров сопротивления, а также хирургических игл.
Прецизионные сплавы: - металлические сплавы с особыми физическими свойствами ( магнитными, электрическими, тепловыми, упругими), созданы на основе железа, никеля, кобальта, меди, ниобия. Незаменимы при изготовлении узлов особо чувствительных приборов и установок , экспериментальной аппаратуры, датчиков.
Металлы в медицине реферат
В работе выполнен сравнительный анализ упругих характеристик (уровня, ориентационной зависимости и степени анизотропии) монокристаллов металлов Ti, TiNi-TiFe и Fe, применяемых при изготовлении специального хирургического инструментария.
Динамика продвижения новых материалов для медицины имеет ряд особенностей, связанных с прохождением ими дополнительных тестов и сертификаций на предмет их дальнейшего использования. В силу этого обстоятельства лишь немногие из перспективных материалов "кандидатов" могут считаться практически ценными и рекомендованными к последующему медико-биологическому применению. Создатели современных материалов стремятся добиться деликатного и благоприятного взаимодействия между материалом и биологической средой, в которой он находится, и которая бы не оказывала обратного отрицательного влияния на сам материал.
Упругие характеристики материалов играют большую роль для функциональных свойств материалов и конструкций из них. Необходимость механической совместимости абиотических материалов и инструментов предъявляет особые требования к их пассивному деформационному поведению. В связи с этим являются актуальными знания и сравнительный анализ упругих свойств металлов и сплавов, используемых в сегодняшней медицине и медицинском приборостроении для изготовления инструментария. Тем не менее, сведения о величине и анизотропии упругих свойств медицинских металлических материалов в литературе разрознены и часто содержатся в труднодоступных источниках. В настоящей работе предпринята попытка в некоторой степени восполнить этот пробел на примере соединений на основе титана, никелида титана (нитинола) и железа.
Титан Ti получил более широкое распространение, например, в имплантационной хирургии в связи с тем, что имеет малый удельный вес и высокие механические свойства. Чистый титан характеризуется высокой коррозионной стойкостью вследствие того, что на его поверхности образуется тонкая окисная плёнка, которая защищает его от большинства агрессивных сред.
В 70-х годах произошло открытие, и затем широкое внедрение в клиническую практику новых биоадаптированных материалов с мартенситными превращениями и программируемым формоизменением - сверхэластичных сплавов с памятью формы. Среди определённого круга таких трансформируемых по свойствам металлических систем с памятью все жёсткие требования практического применения в медицине хорошо выдержали биоинертные сплавы на основе никелида титана TiNi.
Наглядное представление об уровне и анизотропии упругих свойств дают указательные поверхности (рис. 1, 2). Длина радиуса-вектора, проведенного в любую точку указательной поверхности, равна значению упругих модулей в соответствующем направлении. Расчёт упругих постоянных и построение сечений указательных поверхностей осуществлены на основании собственных (TiNi-TiFe) и известных экспериментальных данных (Ti, Fe).
Рис. 1. Ориентационная зависимость модулей Юнга в плоскостях ( и сдвига в плоскостях кристаллов Ti, TiNi, Fe.
Рис. 2. Эволюция ориентационной зависимости модуля Юнга и сдвига для сплавов системы TiFe-TiNi: 1 - Ti50Fe50 , 2 - Ti50Ni25Fe25, 3 - Ti50Ni35Fe15, 4 - Ti50Ni40Fe10, 5 - Ti50Ni45Fe5 , 6 - Ti50Ni48Fe2, 7 - TiNi (непосредственно перед мартенситным превращением).
XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛОВ В МЕДИЦИНЕ
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Человечество с древних времен использует металлы в различных областях. Например, химическая дезинфекция с их использованием практиковалась еще во времена персидской имперской экспансии, около 450 лет до н. э., когда вода хранилась в сосудах из меди или серебра, чтобы сохранить её питьевой. Натрон – сырой нативный натрий карбонат, также использовался для сохранения тел как человека, так и животных. Интересно также отметить, что ряд химических веществ использовался в качестве консервантов древесины. В 1705 году хлорид ртути использовали для консервации древесины и веревок. В практику сульфат меди был введен в 1767 году, а хлорид цинка – в 1815 году [1].
Чем дальше шел прогресс, тем больше обнаруживались новые способы использования металлов в медицине. Так, например, серебро, использовалось для профилактики конъюнктивита у новорожденных и местной терапии ожоговых ран. Также известно об использовании тяжелых металлов в качестве антисептиков или дезинфицирующих средств. К примеру, инактивация бактерий на поверхностях из нержавеющей стали цеолит-керамическими покрытиями, содержащими ионы серебра и цинка. Такие металлы, как серебро, железо и медь, могут быть использованы для дезинфекции воды и медицинских приборов многократного использования, включены в медицинские приборы [2].
Нами было проведено исследование на выявление степени биотоксичности солей металлов по отношению к патогенной микрофлоре методом диффузии в агар [рис 1].
Рисунок 1 – Воздействие солей металлов на рост P . aeruginosa и S . enterica
При анализе полученных данных было установлено, что все сульфаты металлов, кроме MgSO 4, подавляют рост P . aeruginosa и S . enterica . Наиболее выраженное проявление подавления роста, вплоть до 1/7 от исходной концентрации в 1 М, наблюдалось у FeSO 4 и Cr 2( SO 4)3. Следует отметить, что AgNO3 и BaNO3 проявляли свою токсичность, лишь по отношению к P.aeruginosa. Бактерии S.enterica оказалисьустойчивыми к действию данных соединений. Интересным феноменом оказалось то, что сульфаты железа и хрома ингибируют не только рост микроорганизмов, но и влияют на «чувство кворума» бактерий. Это проявлялось в изменении пигментации среды вокруг лунок, что в дальнейшем можно было бы использовать в тестировании различных комбинаций металлов с лекарственными средствами.
Еще одной интересной областью использования металлов в клинической практике, является лечение и профилактика онкологических заболеваний.
Механизм антипролиферативного действия металлов может быть различным, в частности, связан с оказанием модулирущего влияния на синтез некоторых онкогенов, направленный на нормализацию неопластической трансформации клеток и ингибирование опухолевого роста или может быть основан на угнетении пролиферации фибробластов, стимулированной фактором их роста [3].
В 1969 году Барнетт Розенберг, Лоретта Ван Кэмп и Томас Кригас опубликовали основополагающую статью, в которой описали антипролиферативную активность очень простого неорганического соединения, сегодня известного как цисплатин [4]. Это открытие, возможно, знаменует собой современное появление темы использования металлов в медицине. Ряд аспектов в истории цисплатина заслуживает внимания [5,6]. Во-первых, это классический пример случайности в науке и тщательных экспериментов с надлежащими контрольными экспериментами, поскольку команда Розенберга фактически изучала совершенно не связанные явления и не намеренно исследовала соединения платины. Во-вторых, первые биологические эксперименты (после того, как были обнаружены морфологические изменения в бактериях) были непосредственно проведены на мышах, а клинические испытания на людях начались еще в 1971 году с одобрения FDA в 1978 году - рекордная скорость по сегодняшним стандартам. Наконец, успех этого, казалось бы, простого неорганического соединения вызвал исследования, которые требовали тесной взаимосвязи биологии и неорганической химии, чтобы прояснить механизм действия Pt-содержащих лекарств и синтезировать новые, потенциально более мощные соединения. В более широком смысле, открытие того, что неорганический комплекс вызвал такой биологический эффект, который Лоретта увидела через линзу своего микроскопа, вдохновило привнести металлоцентрический взгляд в процесс открытия новых лекарств.
Переходные металлы представляют собой группу химических элементов между третьим и двенадцатым столбцами периодической таблицы. Вместе они составляют самую большую ее часть, поскольку включает в себя металлы, такие как медь, золото и титан. Металлы переходной группы также использовались для лечения нескольких заболеваний в течение тысяч лет. Фактически, египтяне были одной из первых известных цивилизаций, которые использовали железо для лечения малярии еще в середине 15-го века до нашей эры.
Переходные металлы обладают большим разнообразием координационных чисел доступными окислительно-восстановительными состояниями в физиологических условиях и широким диапазоном термодинамических свойств и свойств реакционной способности, которые можно успешно регулировать путем выбора подходящих лигандов. Эти характеристики могут быть использованы для разработки новых лекарств с многочисленными преимуществами по сравнению с лекарствами на органической основе, утверждает Лена Руис-Азуара, которая занималась исследованиями, связанными с лечением рака соединениями меди [7].
Исторически сложилось так, что исследования в этой области были сосредоточены на нацеливание на платину и ДНК; однако исследования противоопухолевых препаратов могут быть расширены за счет включения альтернативных соединений металлов с другим механизмом действия, что приводит к заметно разным профилям цитотоксического ответа. Комплексы Купера с выбранными лигандами активно изучаются в качестве агентов для лечения рака. Окислительно-восстановительные свойства как металлов, так и лигандов в комплексах переходных металлов открывают необычные пути для новых механизмов противоопухолевой терапии. Комплексы металлов могут индуцировать окислительно-восстановительный стресс в раковых клетках, включая функциональную активность в качестве фотоактивируемых агентов и катализаторов. Так совсем недавно сообщалось, что комплексы Co и Fe способны проявлять окислительно-опосредованную противоопухолевую активность [8].
Список использованных источников
3 S L Soignet1. Arsenic trioxide with cyclophosphamide in patients with recurrent/refractory acute myeloid leukemia. University of Colorado, Denver. 2021. DOI: 10.1200/JCO.2001.19.18.3852
4 Rosenberg, B.; VanCamp, L.; Trosko, J. E.; Mansour, V. H. Platinum Compounds: A New Class of Potent Antitumor Agents. Nature 1969, 222, 385– 386, DOI: 10.1038/222385a0
5 Hoeschele, J. D. Dr Barnett Rosenberg – A Personal Perspective. Dalton Trans. 2016, 45, 12966– 12969, DOI: 10.1039/C6DT02152B
6 Rosenberg, B. In Cisplatin; Lippert, B., Ed.; Verlag Helvetica Chimica Acta: Zürich, 1999
7 L Ruiz-Azuara 1, M E Bravo-Gómez. Copper compounds in cancer chemotherapy 2010; vol. 17(31):3606-15. doi: 10.2174/092986710793213751.
8 Raymond Wai-Yin Sun 1, Dik-Lung Ma, Ella Lai-Ming Wong, Chi-Ming Che. Some uses of transition metal complexes as anti-cancer and anti-HIV agents. Dalton Trans, 2007 Nov 21;(43):4884-9. ‑ DOI: 10.1039/b705079h
Читайте также: