Comment les matériaux métalliques fonctionnent-ils dans le domaine médical ?

Ces dernières années, les matériaux métalliques semblent être les favoris dans le domaine médical. Les matériaux métalliques possèdent de nombreuses propriétés irremplaçables, ce qui les rend largement utilisés dans le diagnostic, le traitement, le remplacement, la réparation et même l'amélioration de la fonction humaine. La première utilisation des matériaux métalliques remonte à l'utilisation par les Phéniciens de matériaux métalliques pour obturer les dents au troisième ou au quatrième siècle avant J.-C., mais elle ressemble davantage aux appareils orthodontiques que portent de nombreux enfants aujourd'hui en raison de ses méthodes primitives. Au milieu et à la fin du XIXe siècle, les progrès de la technologie métallurgique ont permis de mieux connaître les propriétés des métaux et de commencer à produire des alliages à la demande. En 1896, la profession médicale a commencé à utiliser des vis en acier nickelé pour réparer les fractures.

L'acier inoxydable médical

L'acier est en fait un alliage à base de fer, et différentes formulations ont donné naissance à un grand nombre de matériaux en acier aux propriétés différentes. Le prix de l'acier est très bas depuis la grande fusion de l'acier en Occident. En outre, l'acier présente des caractéristiques très attrayantes, telles que la facilité de traitement, la grande solidité, la résistance à la corrosion, etc. L'acier inoxydable médical est très répandu dans les salles d'opération. Les couteaux d'opération, les ciseaux, les pinces hémostatiques, etc. sont tous des produits en acier inoxydable.

Alliage de cobalt

Il y a plus d'une décennie, les sports de plein air étaient très populaires, tout comme le marathon d'aujourd'hui. Cependant, de nombreuses personnes qui font trop d'exercice brûlent le cartilage de leurs articulations, ce qui les oblige à se faire remplacer par des articulations artificielles dans les hôpitaux. L'implant articulaire artificiel le plus couramment utilisé est l'alliage de cobalt. La résistance à l'usure de l'alliage de cobalt est la meilleure, et un film de passivation se forme à la surface après l'implantation, ce qui convient à une implantation à long terme.

Alliage de titane

Dans les années 1940, on a découvert que le titane était un métal léger, solide et respectueux de l'homme. Aujourd'hui, l'alliage de titane est utilisé dans les greffes osseuses, les vis, la chirurgie plastique, les lambeaux de membrane de cœur artificiel, les fixations dentaires, etc. dans les services d'orthopédie. Il est devenu le matériau métallique le plus utilisé dans le domaine médical.

Cependant, bien que l'alliage de titane possède d'excellentes propriétés mécaniques, sa dureté n'est pas aussi bonne que celle de l'alliage de cobalt et sa résistance à l'abrasion de surface n'est pas bonne. En particulier, lorsque les alliages de titane sont utilisés dans des zones où l'usure est prévisible, les alliages usés peuvent précipiter des ions vanadium toxiques, ce qui peut entraîner un empoisonnement. Aujourd'hui, la recherche sur les alliages de titane s'oriente vers l'absence de vanadium.

Alliages à mémoire de forme et métaux précieux

Un alliage à mémoire de forme (AMF) est un alliage qui "se souvient" de sa forme originale et qui, lorsqu'il est déformé, reprend sa forme initiale lorsqu'il est chauffé. À l'heure actuelle, l'alliage à mémoire de forme est principalement un alliage de nickel et de titane, et le cœur de l'application est l'endoprothèse cardiovasculaire.

Les métaux précieux sont généralement l'argent, l'or et le platine. Ces matériaux se caractérisent par une grande inertie et peu ou pas de réaction chimique, et sont souvent utilisés dans des pièces nécessitant une implantation à long terme. Par exemple, les dents en or sont utilisées dans l'environnement buccal avec certaines enzymes digestives pendant une longue période sans que leur éclat ne soit altéré. Par ailleurs, les métaux tantale, niobium et zirconium ont une structure similaire à celle du titane et sont généralement utilisés dans les pièces de réparation en alliage de titane. Toutefois, ces métaux sont coûteux et ne peuvent être utilisés en grandes quantités.