Come funzionano i materiali metallici in campo medico?

Negli ultimi anni, i materiali metallici sembrano essere i preferiti in campo medico. I materiali metallici hanno molte proprietà insostituibili, che li rendono ampiamente utilizzati per la diagnosi, il trattamento, la sostituzione, la riparazione e persino il miglioramento delle funzioni umane. Il primo utilizzo dei materiali metallici può essere fatto risalire ai Fenici che li usavano per otturare i denti nel terzo o quarto secolo a.C., tuttavia, a causa dei metodi primitivi, assomiglia più agli apparecchi ortodontici che molti bambini indossano oggi. Verso la metà e la fine del XIX secolo, i progressi della tecnologia metallurgica hanno permesso di acquisire maggiori proprietà dei metalli e di iniziare a produrre leghe su richiesta. Nel 1896, la professione medica iniziò a utilizzare per la prima volta viti in acciaio nichelato per riparare le fratture.

Acciaio inossidabile per uso medico

L'acciaio è in realtà una lega a base di ferro e le diverse formulazioni hanno dato origine a un gran numero di materiali in acciaio con proprietà diverse. Il prezzo dell'acciaio è stato molto basso dopo la grande fusione dell'acciaio in Occidente; inoltre, l'acciaio ha caratteristiche molto interessanti, come la facilità di lavorazione, l'alta resistenza, la resistenza alla corrosione, ecc. L'acciaio inossidabile per uso medico è molto diffuso nelle sale operatorie. Coltelli chirurgici, forbici, pinze emostatiche e così via sono tutti prodotti in acciaio inossidabile.

Lega di cobalto

Più di dieci anni fa, gli sport all'aria aperta erano molto popolari, proprio come la maratona di oggi. Tuttavia, molte persone che praticano un'attività fisica eccessiva bruciano la cartilagine delle articolazioni e devono quindi ricorrere alla sostituzione delle articolazioni artificiali in ospedale. La protesi articolare artificiale più comunemente utilizzata è la lega di cobalto. La resistenza all'usura della lega di cobalto è la migliore e, dopo l'impianto, sulla superficie si forma una pellicola di passivazione, adatta per l'impianto a lungo termine.

Lega di titanio

Negli anni '40 si è scoperto che il titanio è un metallo leggero, resistente e adatto all'uomo. Attualmente, la lega di titanio è utilizzata in ortopedia per gli innesti ossei, per le viti, per la chirurgia plastica, per i lembi di membrana cardiaca artificiale, per la fissazione dentale e così via. È diventato il materiale metallico più utilizzato in campo medico.

Tuttavia, sebbene la lega di titanio abbia eccellenti proprietà meccaniche, la sua durezza non è pari a quella della lega di cobalto e la sua resistenza all'abrasione superficiale non è buona. In particolare, quando le leghe di titanio vengono utilizzate in aree in cui è prevista l'usura, le leghe usurate possono precipitare ioni di vanadio tossici, con conseguente avvelenamento. Ora la direzione della ricerca sulle leghe di titanio è l'assenza di vanadio.

Leghe a memoria di forma e metalli preziosi

Una lega a memoria di forma (SMA) è una lega che "ricorda" la sua forma originale e che, se deformata, ritorna alla forma precedente quando viene riscaldata. Attualmente, la lega a memoria di forma è principalmente una lega di nichel-titanio e il cuore dell'applicazione è lo stent cardiovascolare.

I metalli preziosi sono comunemente argento, oro e platino. Questi materiali sono caratterizzati da un'elevata inerzia e da una reazione chimica minima o nulla e sono spesso utilizzati in parti che richiedono un impianto a lungo termine. Ad esempio, i denti d'oro sono utilizzati nell'ambiente orale con alcuni enzimi digestivi per lungo tempo senza alterare la loro lucentezza. Inoltre, i metalli tantalio, niobio e zirconio hanno una struttura simile a quella del titanio e sono generalmente utilizzati come parti di riparazione di leghe di titanio. Tuttavia, questi metalli sono costosi e non possono essere utilizzati in grandi quantità.