Metais Essenciais para Dispositivos Médicos Duráveis e Resistentes à Corrosão

Hoje, a manufatura por contrato de dispositivos médicos é uma indústria em expansão. Equipamentos médicos são feitos de metais específicos para garantir que o equipamento funcionará corretamente por um longo tempo sem risco de corrosão ou ser afetado pelo ambiente circundante, pois isso pode afetar a recuperação do paciente.

Se você é um desenvolvedor de produtos médicos ou outros equipamentos usados no ambiente de saúde, precisa escolher os materiais de fabricação cuidadosamente. Geralmente, para aplicações que exigem a mais alta resistência e durabilidade, o metal geralmente é escolhido em vez de plástico ou outros materiais, especialmente quando usado para ferramentas que suportam grande estresse mecânico ou como juntas de substituição.

Além disso, além de propriedades puramente mecânicas, metais usados em ambientes médicos também devem atender a padrões específicos que a maioria dos outros produtos não pode atender. Por exemplo, na presença de tecidos humanos ou fluidos corporais, eles podem precisar ser não tóxicos. Ou, podem ter que resistir a produtos químicos de limpeza, como detergentes e álcool. Além de ser não tóxico, o metal usado para implantes também deve ser não magnético e não corrosivo.

Entender as diferenças entre esses materiais e as muitas possibilidades oferecidas por cada metal fornece aos designers certo grau de liberdade na escolha do grau ou liga apropriado para a aplicação. Fabricantes de dispositivos médicos e dispositivos implantáveis hoje podem escolher entre uma variedade de metais eficazes.

Neste artigo, estudaremos quais materiais são adequados para fabricar dispositivos médicos. Vários metais comuns e ligas metálicas tornaram-se indispensáveis.

Aço Inoxidável

Ao dar instruções para integrar peças metálicas em um design de dispositivo médico, a escolha usual é uma das séries 300 de aço inoxidável.

Essas ligas são realmente não corrosivas. Vários acabamentos superficiais podem ser fabricados, de reflexivo a fosco; fornece excelentes propriedades mecânicas e físicas; e é mais fácil de conformar a frio ou processar em diferentes peças.

A liga de aço inoxidável é composta de 17% a 25% de cromo e 8% a 25% de níquel. A presença de cromo fornece alguma resistência à corrosão do aço inoxidável pela formação de um filme de óxido de cromo adesivo, invisível e de pesquisa na superfície da liga.

O aço inoxidável é um material ideal para muitos tipos de dispositivos médicos. É não tóxico, não corrosivo, durável e pode ser polido com uma superfície muito fina para fácil limpeza.

Os tipos mais comuns de aço inoxidável usados para implantes médicos e piercings corporais são 316 e 316L, que têm alta resistência à corrosão. Isso é importante porque a corrosão no sangue pode causar infecção e possivelmente até a morte. Muitas pessoas também têm reações alérgicas ao níquel. Portanto, pode substituir variedades de aço inoxidável com baixo níquel.

A maioria das ferramentas cirúrgicas é feita de aço inoxidável 440. Não é tão resistente à corrosão quanto o 316, mas tem maior teor de carbono, o que significa que pode ser tratado termicamente para criar arestas muito afiadas para ferramentas de corte.

Também pode ser usado para pinças, hemostáticos e outras ferramentas cirúrgicas, que devem ser duráveis e fáceis de limpar e desinfetar. Além disso, malha de aço inoxidável é às vezes usada para stents intravasculares.

Titânio

Entre os materiais metálicos comumente usados, o titânio é um dos metais mais populares usados na fabricação de dispositivos médicos. Além de equipamentos médicos para uso interno, também é usado para fabricar equipamentos para uso externo, como instrumentos cirúrgicos, equipamentos dentários e equipamentos ortopédicos. Titânio puro é o mais inerte e o mais caro — geralmente usado para peças de ultra-alta confiabilidade ou peças deixadas no paciente após a cirurgia. O titânio agora é um substituto comum para aço inoxidável e pode ser usado para fazer suportes ósseos e substitutos ósseos. É tão forte e durável quanto o aço inoxidável, ao mesmo tempo mais leve, e tem excelente biocompatibilidade. Estes incluem juntas de substituição, latas de marcapasso e outros implantes metálicos.

Existem ligas de titânio de grau médico especificamente usadas para fabricar dispositivos médicos. Titânio 6AL4V ELI e Titânio 6AL4V são ligas compostas de 4% vanádio e 6% alumínio. A liga de titânio combina harmoniosamente com o corpo humano, então é muito adequada para fabricação de dispositivos médicos. Não é surpresa que ligas de titânio também possam ser feitas em muitas perfurações.

Outros tipos de titânio usados em dispositivos médicos incluem Gr.23 e Gr.5, que são graus especiais usados por fabricantes específicos de dispositivos médicos. Ti-6AL-4V ELI e Ti-6AL-4V são comumente usados na fabricação de implantes dentários e equipamentos dentários, principalmente por causa de sua alta resistência à fratura.

Titânio-cobre também é resistente a bactérias e é ideal para equipamentos cirúrgicos, porque se exposto a bactérias, não há necessidade de se preocupar com contaminação, e pode ser usado com segurança com equipamentos que emitem radiação.

Alumínio

Embora raramente entre em contato direto com o corpo, o alumínio é muito comumente usado para vários tipos de equipamentos de suporte, que devem ser leves, fortes e resistentes à corrosão. Exemplos incluem estruturas de cama, cadeiras de rodas, bengalas, suportes ortopédicos e suportes intravenosos. Como o alumínio bruto é fácil de enferrujar ou oxidar, peças de alumínio geralmente precisam ser pintadas ou anodizadas para melhorar a durabilidade.

Nióbio

O nióbio é um dos metais especiais refratários usados em equipamentos médicos hoje. O nióbio é altamente inerte e biocompatível. Além de suas valiosas propriedades como alta condutividade térmica e alta condutividade elétrica, é frequentemente usado para fazer pequenas peças de marcapassos. Tântalo é um metal refratário altamente poroso que promove o crescimento ósseo e adere a ele, de modo que o tântalo pode ser usado para implantes na presença de osso. Este material também é usado para fitas marcadoras de diagnóstico. No entanto, devido ao custo e raridade do elemento, o tântalo é frequentemente usado como material composto.

Tungstênio

O tungstênio também é frequentemente parte de equipamentos médicos, como tubos usados para realizar procedimentos de laparoscopia e endoscopia minimamente invasivos. Além de fornecer resistência mecânica, o tungstênio também pode ser usado onde a radiopacidade é necessária, principalmente em aplicações de inspeção de fluorescência, e a densidade do tungstênio é maior que a do chumbo, e também pode ser usado como substituto de chumbo ambientalmente inofensivo para materiais de blindagem contra radiação.

Nitinol

Nitinol é uma liga feita de uma combinação de níquel e titânio. Este metal responde de maneira reversível quando tensão é aplicada devido às suas propriedades superelásticas. Memória de forma é um termo usado para expressar a capacidade do Nitinol de sofrer deformação a uma certa temperatura, e então recuperar sua forma original quando exposto a uma temperatura acima de sua temperatura de transformação.

Devido à sua capacidade de suportar grandes deformações, o Nitinol é amplamente usado como material ideal para design e engenharia de equipamentos médicos. Alguns dispositivos médicos feitos usando este metal incluem ferramentas como dispositivos de biópsia e pequenas ferramentas de agarrar. Ideal para fabricar ferramentas médicas que podem ser facilmente expandidas e expandidas para uma grande área.

Devido às suas características de desempenho único e leve, o Nitinol é muito adequado para fabricar aplicações biomédicas, como grampos, ferramentas de válvula cardíaca, dispositivos espaçadores complexos, âncoras ósseas, dispositivos de válvula cardíaca e vários implantes.

Também pode ser usado para fazer marcadores localizáveis e linhas de diagnóstico para localização de tumores de mama. Esses dispositivos são preferidos porque são menos invasivos no diagnóstico e tratamento do câncer de mama.