• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy zapewniają o bezpieczeństwie inteligentnych materiałów wykorzystywanych w urządzeniach medycznych

    06.10.2010. 18:17
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Zdaniem zespołu europejskich naukowców wbrew powszechnemu przekonaniu współczesne materiały technologiczne, takie jak stopy metali z pamięcią kształtu (SMA), które są coraz częściej wykorzystywane w szerokim zakresie urządzeń medycznych i implantów, są całkowicie biokompatybilne i nie powinny wywoływać problemów zdrowotnych. Duże zainteresowanie SMA wynika z ich zdolności do wyginania i przeciśnięcia się w docelową jamę lub naczynie w organizmie, aby powrócić następnie do swojego pierwotnego, roboczego kształtu, niemniej wyrażane są obawy co do toksyczności SMA, ponieważ zawierają one często nikiel albo miedź. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie International Journal of Immunological Studies.

    SMA są często wykorzystywane w implantach medycznych, drutach prowadzących cewniki, stentach naczyniowych, filtrach i rozrusznikach. Mimo wyników poprzednich testów, które wykazały ich całkowitą biokompatybilność, wciąż utrzymują się obawy co do ewentualnego szkodliwego oddziaływania tej technologii na zdrowie pacjenta. Naukowcy z Uniwersytetu w Mariborze w Słowenii, z Uniwersytetu w Leoben w Austrii oraz Wojskowej Akademii Medycznej w Belgradzie w Serbii sugerują, że pacjenci mogą teraz spać spokojnie, wiedząc że SMA wykonane ze stopów miedzi, aluminium i niklu (Cu-Al-Ni) oraz niklu i tytanu (Ni-Ti) nie szkodzą organizmowi ani nie powodują śmierci komórkowej.

    SMA należą do grupy funkcjonalnych i inteligentnych materiałów, których wyjątkową właściwością jest "zapamiętywanie" kształtu, który miały przed poddaniem ich pseudoplastycznej deformacji. "Taki efekt opiera się na krystalograficznej, odwracalnej, termoelastycznej transformacji martenzytycznej" - informują naukowcy, dodając że "w biomedycynie w większości badane i stosowane są SMA niklowo-tytanowe (Ni-Ti) z uwagi na ich doskonałą elastyczność i zachowanie deformacyjne podobne do żywych tkanek".

    "SMA na bazie Cu, zwłaszcza Cu-Al-Ni oraz Cu-Al-Mn są również dostępne na rynku, ale ich zastosowanie biomedyczne nie zostało gruntownie zbadane" - wyjaśniają. Niemniej zespół przyznał, że stopy Cu-Al-Ni są znacznie tańsze od stopów Ni-Ti. Obecnie są one również jedyną opcją, jeżeli potrzebna jest wysoka temperatura przemiany zważywszy na fakt, że "temperatury przemiany stopów Ni-Ti można regulować w zakresie od 200°C do 120°C, podczas gdy charakterystyczne temperatury przemiany martenzytycznej stopów Cu-Al-Ni mogą wynosić od -200°C do 200°C, w zależności od zawartości Al oraz Ni".

    Rebeka Rudolf z Uniwersytetu w Mariborze wraz z kolegami użyła komórek układu immunologicznego i mononuklearne komórki krwi obwodowej człowieka do wykazania względnego bezpieczeństwa tych produktów.

    Naukowcy przygotowali próbki SMA w postaci cienkich taśm za pomocą przędzenia stopu, a następnie hodowali PB-MNC od 20 dawców w roztworze zawierającym SMA z Cu-Al-Ni. Nie stwierdzili istotnych zmian w wytwarzaniu mediatorów układu immunologicznego, znanych jako cytokiny, w 18 z 20 hodowli testowych. Niemniej w przypadku dwóch dawców komórek pojawiła się wyraźna reakcja immunologiczna, która była łatwo zauważalna, kiedy komórki uwalniały cytokiny zapalne.

    Zespół stwierdził, że ten test może być dla lekarzy szybkim i łatwym sposobem na przetestowanie potencjalnego pacjenta pod względem biokompatybilności konkretnego urządzenia. "To pierwszy raport, który pokazuje wpływ materiałów SMA wyprodukowanych w formie cienkich taśm za pomocą technologii przędzenia stopu na komórki człowieka" - stwierdzają naukowcy. "Proste badanie przesiewowe powinno umożliwić zidentyfikowanie tych osób, u których wystąpiłaby reakcja zapalna w kontakcie z biomateriałem i w ten sposób przewidzenie niepożądanych reakcji przed implantacją."

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Efekt pamięci kształtu – efekt indukowany przez zmianę temperatury lub przyłożenie zewnętrznego pola magnetycznego. Termosprężysta pamięć kształtu polega na tym, iż po odkształceniu materiału przy odpowiedniej temperaturze oraz następnym nagrzaniu do nowej, wyższej temperatury następuje powrót odkształconego elementu do pierwotnego kształtu. Zjawisko fizyczne pojawiające się na skutek zachodzenia bezdyfuzyjnej, odwracalnej, termosprężystej przemiany martenzytycznej. Jest przemianą heterogeniczną (można wyróżnić etap zarodkowania i wzrostu zarodków) i atermiczną (kinetyka przemiany fazowej jest niezależna od czynników ją indukujących). Magnetyczny efekt pamięci kształtu polega na zmianie orientacji martenzytu pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Nitinol – stop metaliczny niklu z tytanem, gdzie przybliżony procent atomowy dwóch pierwiastków jest taki sam. Należy do grupy materiałów inteligentnych wykazujących efekt pamięci kształtu. Praktyczne zastosowanie znalazł przy zawartości 53-57% masowego niklu. Platerowanie (metalurgia) – nakładanie na wyroby metalowe cienkich powłok z innych metali, np. z aluminium na podłożu miedzi, stali niestopowej, niklu i jego stopów. Wykonuje się również powłoki tytanowe na podłożu miedzi, stali niestopowych i nierdzewnych lub stali nierdzewnej na stali niestopowej. Wyroby platerowane są nazywane platerami. Grubość powłok mieści się zwykle w zakresie 1,5 – 15% grubości podłoża, ale czasami stanowi do 50%.

    Materiał zmiennofazowy (ang.PCM – phase-change material) – inaczej związek zmiennofazowy lub materiał przemiany fazowej. Jest substancją, która jest w stanie absorbować, akumulować i uwalniać dużą ilość energii w zakresie temperatury przemiany fazowej (np. ciało stałe – ciecz). W trakcie pochłaniania energii temperatura PCM nie ulega zmianie. Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych powstał 1 października 2002 w wyniku połączenia dwóch instytucji: Biura Rejestracji Środków Farmaceutycznych Materiałów Medycznych, które było częścią Instytutu Leków oraz Centralnego Ośrodka Techniki Medycznej. Początkowo Urząd działał w oparciu o ustawę z dnia 27 lipca 2001 roku o Urzędzie Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych.

    Lejność - cecha metali i stopów używanych w odlewnictwie. Określa zdolność płynnego metalu/stopu do wpływania do formy odlewniczej przez kanał wlewowy. Lejność jest zależna zarówno od materiału, jak i warunków początkowych i granicznych. Warunkami tymi są m.in.: temperatura płynnego metalu, wielkość i przekrój wlewu, własności masy formierskiej, dynamika zalewania formy itp. Ograniczoną lejnością charakteryzują się głównie staliwa i stopy aluminium. Amalgamat (ortęcie) – ogólna nazwa stopów metali, w których jednym z podstawowych składników jest rtęć. Tworzy się poprzez rozpuszczenie innych metali w rtęci w warunkach otoczenia. Stopy te można również uważać za roztwory, przy czym mogą to być roztwory o ciekłym lub stałym stanie skupienia. Amalgamaty tworzy większość metali, do wyjątków należy żelazo, które może być wykorzystywane do produkcji naczyń do przechowywania amalgamatów. Po ogrzaniu rtęć wyparowuje całkowicie z amalgamatów, co wykorzystywane jest podczas ekstrakcji srebra lub złota z rudy za pomocą rtęci.

    Wyładowanie elektrostatyczne (ang. ElectroStatic Discharge). Symbolem ESD oznacza się wszelkie urządzenia (głównie elektryczne) które mogą być uszkodzone przez ładunki elektrostatyczne powstałe w urządzeniach, ludziach, narzędziach, i innych izolatorach lub półprzewodnikach. Ładunki elektrostatyczne - wyrażone w woltach - powstają podczas oddziaływania na siebie dwóch powierzchni (np. but człowieka z podłogą). Człowiek również ładuje się ładunkiem elektrostatycznym podczas chodzenia, pracy, czy nawet jazdy samochodem. W zależności od materiału z jakiego jest wykonana powierzchnia, napięcia te mogą się od siebie różnić, i tak: Krzywa chłodzenia (krzywa termograficzna) – wykres zależności temperatury chłodzonego materiału (najczęściej metalu) od czasu. Jest to sposób graficznej prezentacji wyników bezpośredniej analizy termicznej stopów metali, prowadzonej w celu sporządzenia wykresów równowag fazowych, umożliwiających planowanie obróbki cieplnej. Jej planowanie polega na określeniu – dla każdego z etapów procesu – odpowiedniej temperatury, właściwej szybkości nagrzewania i chłodzenia oraz czasu wygrzewania lub studzenia. Właściwie przeprowadzona obróbka pozwala uzyskać metale o określonej strukturze i pożądanych właściwościach mechanicznych, np.:

    Perytektoid (perytektoida) - składnik strukturalny stopów, faza powstająca w wyniku perytektoidalnej przemiany fazowej, która w układzie dwuskładnikowym zachodzi z udziałem trzech faz stałych. W warunkach izobarycznych ten trójfazowy układ jest zerozmienny (inwariantny, niezmienniczy) (zobacz – reguła faz Gibbsa). Perytektoid powstaje w czasie chłodzenia mieszaniny dwóch rodzajów kryształów istniejących przed przemianą, zwykle na ich powierzchni. Przemiana perytektoidalna kończy się, gdy układ odzyskuje jeden stopień swobody – zanika jedna z wyjściowych faz lub obie fazy wyjściowe (w przypadku stopu o składzie perytektoidalnym). Przemiany perytektoidalne zachodzą np. w takich stopach, jak stopy miedzi z cyną, glinem lub krzemem.

    Stopy magnezu – stopy, w których głównym składnikiem jest magnez. Stopy te cechuje niewielki ciężar właściwy (ok. 30% mniejszy w stosunku do stopów aluminium) i duża wytrzymałość mechaniczna. Te właściwości przesądzają o zastosowaniu tych materiałów w różnych dziedzinach przemysłu, takich jak: samochodowy (kierownice, obudowy manualnych skrzyń biegów,bloków silników), lotniczy, produkcja wózków inwalidzkich, sprzętu sportowego, jak i obudów, np. aparatów fotograficznych. Do wad należą konieczność stosowania inhibitorów podczas produkcji wyrobów (CO2, SF6, SO2 i inne) ze względu na gwałtowne reagowanie płynnego Mg z tlenem oraz niewielka odporność na korozję.

    Open Global File System (w skrócie OpenGFS, OGFS) jest systemem plików z właściwościami dziennika (journaling), który umożliwia jednoczesny dostęp do wspólnej przestrzeni dyskowej przez wiele węzłów. OpenGFS koordynuje dostępem do urządzeń dyskowych tak aby węzły nie mogły zapisywać jednocześnie w tych samych obszarach urządzenia, jednocześnie zapewniając możliwość równoczesnego odczytu. Węzły maja bezpośredni dostęp do dysków co umożliwia zmniejszenie przeciążenia sieci. Memexp zastąpiono modułem OpenDLM (ang. Distributed Lock Manager). Poprzednia wersja memexp wymagała sporych zasobów obliczeniowych. System OGFS umożliwia rozrastanie się systemów plików oraz dołączanie nowych dysków twardych (poprzez osobny LVM - Logical Volume Manager). Uszkodzenia węzłów obsługiwane są przy pomocy odzyskiwania rejestru i izolowania uszkodzonego węzła. OpenGFS jest lokalnym systemem plików, który można rozszerzyć na rozproszony system plików. Można tak powiedzieć, gdyż OpenGFS wymaga, aby wszystkie nośniki danych (dyski, macierze dyskowe) na których będzie operował OpenGFS były widoczne jako jedno urządzenie, które można adresować w sposób ciągły (bez żadnych luk). Chemokiny – niskocząsteczkowe białka z grupy cytokin wydzielane przez komórki. Nazwa chemokiny pochodzi od angielskich słów chemoattractant cytokines ("cytokiny chemowabiące") i nawiązuje do ich pierwotnie opisanej funkcji chemoatraktantów. Ich aktywność związana jest z pobudzeniem specyficznych dla nich receptorów błonowych. Profil ekspresji tych receptorów decyduje o wrażliwości komórek na bodziec chemotaktyczny. Rola chemokin w kreowaniu odpowiedzi immunologicznej stała się przyczyną, dla której włączono tę grupę białek do rodziny cytokin. Podobnie jak cytokiny, chemokiny charakteryzują się plejotropią, czyli zróżnicowaniem oddziaływania w zależności od typu komórki docelowej oraz obecności kofaktorów i modulatorów. Pomimo plejotropowego charakteru swojej aktywności, chemokiny nawet z różnych grup mogą w określonych warunkach wywoływać ten sam efekt w komórce docelowej (redundancja). Aktywność chemokin kontrolowana jest szeregiem pozytywnych i negatywnych sprzężeń zwrotnych, przy czym wzajemnie mogą one działać zarówno antagonistycznego jak i synergicznie.

    Żarowytrzymałość - odporność stopu na odkształcenia, zdolność metali i stopów do przenoszenia krótko- lub długotrwałych obciążeń (stałych lub zmiennych) w wysokiej temperaturze, połączona z odpornością na wielokrotne zmiany temperatury i niekiedy z żaroodpornością. Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (ang. chemical vapour deposition) jest to jedna z metod obróbki cieplno-chemicznej materiałów. Służy do nanoszenia cienkich powłok na obrabiany materiał w celu zwiększenia/zmiany właściwości fizycznych, chemicznych lub mechanicznych powierzchni obrabianego materiału.

    Metale kolorowe - ogólna nazwa metali i stopów metali nieżelaznych (nie zawierających żelaza). Do metali kolorowych zalicza się m.in.: miedź, cynk, cynę, ołów, aluminium, a do stopów: mosiądz i brąz. Są to ciała o charakterystycznym połysku, są dobrymi przewodnikami cieplnymi. Magnale to ogólna nazwa stopów metali zawierających głównie aluminium, któremu towarzyszy domieszka magnezu w ilości od 3 do 30%. Dodatkowo stopy te mogą zawierać niewielką domieszkę miedzi. Magnale są stopami o gęstości niższej od aluminium, za to o wyższej odporności na korozję, np. gęstość przy 10% magnezu wynosi 2,55 g/cm³, przy gęstości aluminium równej 2,7. Zastosowanie: części silników, konstrukcje lotnicze.

    Dodano: 06.10.2010. 18:17  


    Najnowsze