Come scegliere il metallo giusto per Dispositivo medico
La scelta del metallo giusto per i dispositivi medici è essenziale per garantirne l'efficacia e la sicurezza.
Che sia robusto acciaio inox o il nobile platino, ogni metallo svolge un ruolo unico nelle applicazioni sanitarie, richiedendo un delicato equilibrio tra durata e compatibilità per impianti e strumenti chirurgici.
Il processo di selezione comporta la considerazione di fattori quali la disponibilità, la flessibilità e il costo unitario, che influenzano l'affidabilità e la funzionalità del dispositivo medico.
Lasciate che questo blog post vi aiuti a scegliere il metallo adatto al vostro progetto!
Come funziona il metallo nei dispositivi medici?
Il metallo è stato a lungo utilizzato nella produzione di dispositivi medici e strumenti, sia per Impianti, protesi, strumenti chirurgici o altre attrezzature.
I metalli devono soddisfare requisiti rigorosi in termini di durata, forza, resistenza alla corrosione e biocompatibilità per garantire che siano sicuri per l'uso all'interno del corpo o su strumenti medici che entrano in contatto con i fluidi corporei.
È possibile scegliere tra diversi tipi di metallo, ognuno dei quali offre qualità particolari a seconda della destinazione d'uso, come la resistenza all'usura e la protezione antimicrobica.
Anche i requisiti di temperatura devono essere presi in considerazione quando si utilizza un metallo. Continuate a leggere per saperne di più sulle opzioni in metallo per i dispositivi medici!
La scelta del metallo giusto per i dispositivi medici
Quando si sceglie il metallo per la fabbricazione di dispositivi medici, occorre tenere conto di una serie di considerazioni.
Dalle proprietà prestazionali ai requisiti normativi, il tipo di metallo scelto può avere implicazioni di vasta portata sulla sua efficacia e fornire preziose indicazioni sulle specifiche di progettazione.
Disponibilità
È disponibile un'ampia gamma di metalli come l'acciaio inossidabile, il titanio, il rame e altri, ognuno dei quali offre proprietà uniche per le diverse esigenze di progettazione dei dispositivi medici.
Flessibilità del design
Gli ingegneri hanno la possibilità di selezionare i materiali in base a prestazioni, costi, sicurezza, conformità, estetica, producibilità e sostenibilità per personalizzare i dispositivi in modo da ottenere una funzione ottimale.
Costo per unità
Materiali di qualità conformi agli standard medici potrebbero aumentare i costi di produzione, compromettendo potenzialmente la qualità e l'accessibilità.
Anche altri fattori, come i costi di manodopera legati alla produzione, la complessità dei pezzi nella progettazione ingegneristica e le proprietà chimiche dei materiali, possono incidere sul costo unitario durante il processo di produzione.
Proprietà delle prestazioni
Le proprietà del metallo selezionato hanno un impatto significativo sull'affidabilità e sul funzionamento di un dispositivo: considerazioni come la resistenza alla corrosione, la forza e la durata sono fondamentali.
L'acciaio inossidabile è uno dei materiali più comunemente utilizzati nei dispositivi medici grazie alla sua resistenza alla corrosione, alla disponibilità, al basso costo unitario, alla resistenza/durata, alla capacità di mantenere la forma sotto sforzo o a temperature estreme e alla sua atossicità che soddisfa i requisiti normativi.
I metalli speciali come il Nitinol presentano caratteristiche di effetto memoria che li rendono ideali per le applicazioni che richiedono un cambiamento di forma in seguito all'esposizione al calore o alla forza.
Rame ha anche qualità antibatteriche uniche, che possono aiutare nei processi di sterilizzazione, pur rimanendo economicamente vantaggioso rispetto ad altri metalli come le leghe d'oro e di platino, che possono avere un prezzo più alto.
Conformità normativa
L'adesione alle normative FDA e ISO è fondamentale per l'approvazione e richiede un'attenta selezione dei materiali, la convalida, i test di biocompatibilità e l'adesione agli standard.
Biocompatibilità
I metalli utilizzati negli impianti medici devono essere sottoposti a test rigorosi per garantire la sicurezza e la compatibilità con i tessuti e i fluidi corporei.
Estetica e usabilità
Oltre alla resistenza dei materiali, l'estetica e gli elementi di design di facile utilizzo sono essenziali per il successo del prodotto, in linea con gli obiettivi di marketing e l'esperienza dell'utente.
Efficienza produttiva
La scelta del metallo influisce sui processi di produzione: alcuni metalli offrono vantaggi come la resistenza al calore, la riduzione delle esigenze di lavorazione e il miglioramento dell'efficienza complessiva.
Anche altri metalli, come il titanio, presentano caratteristiche termiche eccezionali, tra cui un'eccellente stabilità all'ossidazione a temperature più elevate e proprietà meccaniche ottimali.
Inoltre, se reperito in modo sostenibile, il titanio consente ai produttori di ridurre i costi complessivi fornendo componenti leggeri ma resistenti che possono essere facilmente integrati in gruppi medicali completi senza aumentare significativamente il profilo di peso del dispositivo.
Sterilizzazione e pulizia
Il tipo di sterilizzazione utilizzato dipende dai materiali impiegati nella costruzione del dispositivo, garantendo la sicurezza senza comprometterne il funzionamento.
Mentre le autoclavi a vapore sono comunemente utilizzate per materiali resistenti come l'acciaio inossidabile, l'ossido di etilene (EO) deve essere adottato quando si tratta di componenti sensibili al calore come le materie plastiche.
Per i manipoli che non possono essere sterilizzati a caldo, può essere necessaria una disinfezione di alto livello attraverso un processo chimico dopo ogni utilizzo da parte del paziente, in modo da evitare la contaminazione e ridurre il rischio di contaminazione crociata.
Sostenibilità
L'impatto ambientale, la riduzione dei rifiuti, la disponibilità di risorse e le considerazioni sullo smaltimento a fine vita sono sempre più importanti nella progettazione e produzione di dispositivi medici.
Gli 11 tipi di metallo più comuni utilizzati nei dispositivi medici
Dall'acciaio inossidabile all'oro e all'iridio, scoprite le diverse leghe spesso utilizzate nei dispositivi medici e le loro applicazioni.
Consultate subito questo elenco per avere uno sguardo approfondito sulla sanità moderna.
Acciaio inox
L'acciaio inossidabile è il tipo di metallo più utilizzato per i dispositivi medici grazie alla sua combinazione di proprietà, economicità e resistenza.
Ha un'eccellente resistenza alla corrosione e un'elevata resistenza all'attacco degli acidi, che lo rendono molto duraturo nelle applicazioni biomediche come placche, aste e viti per la fissazione di fratture.
Gli acciai inossidabili austenitici sono i tipi più comunemente utilizzati per strumenti e impianti, grazie al loro equilibrio unico tra formabilità e resistenza.
Inoltre, l'acciaio inossidabile ha una buona biocompatibilità, che riduce il rischio di sensibilizzazione quando viene impiantato nei tessuti umani.
Negli ultimi anni sono stati sviluppati acciai inossidabili austenitici privi di nichel che possono ridurre le potenziali allergie causate dal contenuto di nichel presente nei tipi tradizionali di acciaio inossidabile.
Rame
Il rame presenta una serie di caratteristiche che lo rendono adatto alla produzione di dispositivi medici, come la conduttività elettrica e l'eccellente malleabilità, che consentono una produzione di alta precisione su geometrie complesse.
Inoltre, il rame possiede anche proprietà antimicrobiche, che lo rendono ideale per l'uso come rivestimento superficiale e possono persino contribuire a inibire le infezioni batteriche durante l'intervento di impianto.
La caratteristica di manicatura visibile del rame lo rende particolarmente utile nella produzione di componenti per dispositivi medici, dove il suo aspetto estetico può contribuire a migliorare l'usabilità del prodotto.
Il rame deve essere gestito con attenzione quando viene utilizzato nei dispositivi medici; tuttavia, specifici processi di ossidazione potrebbero causare il deterioramento delle prestazioni di questi componenti se non trattati correttamente durante la produzione.
Titanio
Titanio è un metallo molto utilizzato nella produzione di dispositivi medici grazie al suo impressionante rapporto forza-peso, alla durata e alla superiore resistenza alla corrosione e al calore, all'acqua e al sale.
Le sue proprietà superiori lo rendono una scelta ideale per i dispositivi medici impiantabili, come gli impianti chirurgici ortopedici e le protesi.
Oltre alla sua naturale biocompatibilità con i tessuti umani - il che significa che non ci sono reazioni allergiche o implicazioni di tossicità derivanti dall'uso - il titanio fornisce elementi ad alte prestazioni per molte applicazioni impegnative di dispositivi che richiedono resistenza pur rimanendo leggeri.
Se volete saperne di più sul titanio, non esitate a leggere questo blog.
Cromo cobalto
La popolarità del cromo cobalto è dovuta principalmente al suo equilibrio di proprietà meccaniche e biocompatibili.
Grazie all'elevata forza, alla resistenza all'usura e alla corrosione, le leghe di cromo-cobalto sono eccellenti per le condizioni operative difficili in ambito sanitario.
Inoltre, le proprietà non ossidanti possono garantire un successo a lungo termine per le applicazioni impiantate, rendendolo approvato dalla FDA per l'uso come dispositivo medico o impianto.
Non solo gli ospedali fanno uso di questo materiale, ma la sua combinazione unica di caratteristiche meccaniche e biocomprensive lo rende comunemente utilizzato anche nelle applicazioni odontoiatriche.
Tutti questi vantaggi spiegano perché il cromo cobalto è diventato uno dei metalli più comuni scelti per la progettazione di strumenti medici complessi come i defibrillatori impiantabili o le protesi articolari ortopediche.
Alluminio
L'alluminio è un metallo forte, leggero, resistente alla corrosione e malleabile, utilizzato in molti dispositivi medici come sedie a rotelle, deambulatori, stampelle e altre attrezzature di supporto.
Resiste anche alle alte temperature, il che lo rende utile per la sterilizzazione durante la produzione.
L'alluminio può anche essere anodizzato, il che fornisce una maggiore protezione contro l'usura e aumenta la longevità delle apparecchiature mediche, offrendo una calibrazione precisa in strumenti specifici.
È uno dei metalli più importanti utilizzati per gli strumenti medici, grazie alle sue proprietà di biocompatibilità che hanno dimostrato nel tempo di non danneggiare i pazienti quando vengono a contatto con essi in modo abituale o occasionale.
Magnesio
Magnesio è un metallo leggero e resistente alla corrosione che presenta un'eccellente biocompatibilità con i tessuti umani, il che lo rende un materiale promettente per impianti temporanei come viti e placche ossee.
È l'ottavo elemento più comune della crosta terrestre e si trova nei depositi minerari di tutto il mondo.
Il magnesio è anche relativamente facile da produrre in forme complesse utilizzando tecniche di lavorazione tradizionali come la fusione e lo stampaggio.
Le sue proprietà uniche includono un rapporto forza-peso superiore a quello di altri metalli e bassi livelli di tossicità quando vengono rilasciati come polvere o vapore.
L'aumento della conduttività elettrica può migliorare le prestazioni del dispositivo, la sua durata, grazie alla minore usura dei componenti durante l'uso, e il comfort del paziente, grazie a un design più leggero.
Oro
L'oro è un metallo incredibilmente versatile, resistente e biocompatibile che ha visto una crescente popolarità nelle applicazioni dei dispositivi medici.
Questo metallo prezioso è stato utilizzato per secoli negli strumenti chirurgici e negli impianti, grazie alla sua robustezza e alla sua reattività ai diversi livelli di acidità dell'organismo.
Utilizzato oggi come rivestimento per i dispositivi medici, l'oro aiuta a ridurre le infezioni post-operatorie e protegge dalla corrosione e dall'abrasione.
Per le protesi dentali come ponti, corone, bite parodontali e intarsi, l'oro viene spesso preferito ad altri metalli perché non provoca reazioni avverse a contatto con i tessuti umani.
L'oro è ideale anche per la galvanizzazione di strumenti medici in cui l'estetica è essenziale: la brillantezza creata dallo strato metallico può fornire un feedback visivo o la conferma che uno strumento ha funzionato in modo accurato o completo.
Platino
Il platino è un metallo raro e nobile ampiamente utilizzato nelle applicazioni mediche. Le sue proprietà fisiche e chimiche uniche lo rendono un materiale ideale per i dispositivi medici, come pacemaker, defibrillatori impiantabili, cateteri, stent e trattamenti antitumorali.
Non solo il platino offre una durata superiore a quella di molti altri metalli - il che significa che i suoi componenti tendono a durare più a lungo - ma vanta anche una maggiore biocompatibilità quando interagisce con il corpo umano.
Inoltre, le leghe a base di platino sono più facili da sterilizzare dopo la produzione, il che riduce al minimo il rischio di contaminazione durante gli interventi chirurgici.
Oltre a questo impressionante profilo di prestazioni, il platino ha la capacità di rallentare o arrestare la divisione delle cellule viventi, rendendolo particolarmente utile per i farmaci chemioterapici somministrati tramite sistemi di somministrazione di farmaci o MIGS (chirurgia minimamente invasiva del glaucoma).
Argento
L'argento ha proprietà antimicrobiche e riduce le infezioni causate dal contatto con batteri e altri microrganismi provenienti da superfici non sterili.
La sua combinazione di resistenza, formabilità e durata lo rende una scelta eccellente per impianti a lungo termine o applicazioni ortopediche in cui la longevità è essenziale.
Inoltre, se preparato correttamente, questo metallo presenta un'elevata biocompatibilità con i tessuti umani, rendendo l'argento adatto agli stent cardiovascolari e ad altri dispositivi medici complessi che entrano in contatto con fluidi o tessuti corporei.
Attualmente, l'argento viene utilizzato principalmente come parte di materiali compositi, come le leghe, per conferire proprietà specifiche ai componenti dei dispositivi medici.
La sua ricettività alle procedure di sterilizzazione a temperature ben al di sotto del punto di ebollizione consente di pulire facilmente le parti e gli strumenti in argento senza comprometterne l'integrità o la qualità delle prestazioni nel tempo.
Iridium
Iridium è un elemento chimico con simbolo Ir e numero atomico 77, presente nella crosta terrestre e non radioattivo.
È rinomato per la sua superiore resistenza alla corrosione rispetto ad altri metalli. Questo metallo altamente durevole ha anche una lucentezza brillante che lo rende esteticamente gradevole in qualsiasi applicazione medica.
È comunemente usato nei fili di platino-iridio dei pacemaker. Vanta proprietà come la durata contro l'usura, la bassa resistenza elettrica per le alte frequenze e l'eccellente biocompatibilità, che lo rendono una scelta privilegiata nei materiali medici per la sua sicurezza ed efficacia negli impianti.
Tantalio
Il tantalio è un'opzione metallica importante per i produttori di dispositivi medici, poiché offre un'eccellente biocompatibilità, un'elevata resistenza alla corrosione e il potenziale per promuovere l'osteointegrazione.
Combinato con altri elementi come il ferro o il niobio, il tantalio può essere trasformato in una lega resistente, leggera e altamente flessibile.
Queste caratteristiche rendono il tantalio una scelta perfetta per la creazione di componenti intricati ma resistenti di dispositivi biomedici come pacemaker, impianti ortopedici, forbici, stent e altro ancora.
Oltre a questi vantaggi, la sua natura non magnetica lo rende ideale per l'uso in apparecchiature mediche compatibili con la risonanza magnetica, come cateteri per la scansione o sonde laser, che devono manovrare in modo sicuro attraverso spazi ristretti all'interno del corpo senza incorrere in rischi di interferenze da campo magnetico.
Conclusione
I produttori di dispositivi medici devono prendere decisioni critiche quando scelgono i metalli e le leghe per i loro prodotti, considerando fattori quali la sicurezza, le prestazioni, le normative, l'efficienza produttiva e i costi.
I metalli speciali, come l'acciaio inossidabile, il titanio, le leghe di cobalto-cromo, il niobio o il nitinolo, offrono vantaggi quali la resistenza, la leggerezza, la resistenza alla corrosione e proprietà uniche per applicazioni mediche complesse.
La comprensione dei vantaggi, dei costi e dei limiti di ciascun materiale aiuta a fare scelte informate per applicazioni specifiche di dispositivi medici.
DEK ha un'alta qualità Servizi di lavorazione cnc per la realizzazione di queste parti di dispositivi medici, se avete esigenze di progetto in merito, non esitate a contattateci!
