<<
>>

ГАЛЛИЕВЫЕ СПЛАВЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

Легкоплавкие галлиевые сплавы и композиционные матери­алы на их основе, не содержащие токсичных компонентов, обла­дают уникальными свойствами, которые могут быть использо­ваны в медицине [1].

В Институте химии твердого тела УрО РАН совместно с ме­дицинскими институтами и другими организациями разработан ряд составов многокомпонентных легкоплавких сплавов, иссле­дованы их физико-химические и термические свойства, проведе­но опробование сплавов в медицинской практике. Сплавы, со­держащие кроме галлия индий, висмут, олово, серебро и некото­рые другие металлы, в зависимости от состава имеют темпера­туру плавления от 9 до 100 °С, обладают усадкой (до 1.4 %) либо расширением (до 3.2 %) при затвердевании, хорошими тепло-, электропроводящими и другими свойствами.

Один из созданных сплавов эвтектического состава с темпе­ратурой плавления 39.9 °С может использоваться для съема им­педанса и биопотенциалов с головного мозга путем выполнения отверстия в кости черепа, помещения в него провода, отводяще­го электрические импульсы, и заполнения полученного отвер­стия твердеющим сплавом (рис.

1). Применение сплава с темпе­ратурой заливки не выше 42...45 °С упрощает фиксацию элект­рода. Сплав проникает в поры диплоидного вещества кости и за­твердевая прочно фиксируется в ней. Сверху глухое отверстие заливается электроизолирующей пластмассой, например стира- крилом. Предложенный сплав, использованный в Научно-иссле­довательском нейрохирургическом институте им. А.Л. Полено­ва, сохраняет герметичность черепа, позволяет исследовать ди­намику ЭПГ (электроплетизмограмму) и РЭГ (реоэнцефало- грамму) с помощью электродов, установленных битемпорально

Рис.

1. Схема части черепа с глухим отверстием для заливки галлий-висмут- олово-свинец-кадмий-сплава с температурой плавления 39.9 °С (а. с. СССР № 940737. Методика д. м. н. Ю.Н. Зубкова и др.):

І - кость черепа; 2 - фрезевое отверстие; 3 - стекловидная пластинка; 4 - отводящий провод к реги­стрирующему устройству; 5 - легкоплавкий сплав; 6 - электроизолирующая пластмасса (например

стиракрил)

(а. с. СССР № 940737). Сплав может также использоваться для заполнения некоторых полостей, например аневризм.

Сплав, содержащий магнетит (20—40 %), вероятно, можно использовать для закрытия наружного кишечного или пузыр­но-влагалищного свища вместо ферромагнитной жидкости (а. с. СССР № 1297817). Свищ временно до его эпителизации обтурируют в целях ускорения процесса. Методика обтурации разработана урологом д. м. н. В.А. Франком с коллегами. Уси­лие прижатия внутренней пластины обтуратора к свищевому отверстию определяется эмпирическим путем. Слабое прижа­тие внутренней пластины к свищевому отверстию способству­ет смещению ее в просвет кишки, вследствие чего через свищ поступает кишечное содержимое. При сильном давлении на ткани стенки кишки образуется пролежень. Использовалась магнитная жидкость, изготовленная на олеиновой основе, с на­магниченностью насыщения 38-40 кА/м, плотностью 1.75- 1.95 г/см3. Стерилизацию проводили за сутки в автоклаве в те­чение 1 ч. Жидкость хранили в закрытом флаконе. Перед ис­пользованием ее прогревали в горячей воде при температуре

70...80 °С в течение 10-15 мин. Использовали магнит из сама- рий-кобальтового сплава кольцевой формы с латексным по­крытием. Стерилизовали магнит погружением на 24 ч в рас­твор диоцида. Усилие прижатия магнитного обтуратора харак­теризуется величиной (5-15)102 Н/м2. Галлий, используемый в качестве жидкости, имеет температуру плавления 29.7 °С и лег­ко переохлаждается. Его сплав с индием плавится при 15.8 °С, а тройной сплав галлий-индий-олово имеет температуру плав­ления 10 °С.

Плотность сплавов галлия - 6.1, галлий-индий - 6.26 и галлий-индий-олово 6.36 г/см3 [2]. Введение магнетита снижает плотность пасты, которая легко может вводиться шприцем через полиэтиленовую трубку диаметром 2-3 мм. Возможны различные варианты обтурации свищей, три из ко­торых показаны на рис. 2.

Предварительно через свищевое отверстие в просвет вводят ферромагнитную жидкость, а свищевое отверстие обтурируют пористым материалом, на который накладывают кольцевой по­стоянный магнит. Пористая пластинка-прокладка пропитывает­ся предварительно глицерином, облепиховым маслом и др. Маг­нит должен иметь энергию 1800-2000 Э и быть диаметром боль­ше свищевого отверстия. Под действием магнита ферромагнит­ные частицы располагаются по кольцу вокруг свищевого отвер­стия. Создается надежное закрытие свища. Поскольку исключа­ется поступление через свищевое отверстие содержимого ки­шечника (мочевого пузыря), то обеспечивается ускорение эпи- телизации, т. е. заращение свища. Способ позволяет быстро вос­становить гемостаз, так как ликвидируется источник нарушения водно-электролитного баланса, а надежное временное атравма- тичное закрытие свища создает условия для быстрого его за­крытия без дополнительных хирургических вмешательств.

Разработаны сплавы с хорошими литейными свойствами и высокой прочностью > 80 мПа (8 кгс/мм2), с температурой плав­ления 60...80 °С, не имеющие усадки, которые могут быть ис­пользованы для получения комбинированных разборных моде­лей, штампов и контрштампов при изготовлении металлических коронок. В частности, учеными кафедры ортопедической стома­тологии УрГМА (С.Е. Жолудевым, В.С. Погодиным и др.) пред­ложен сплав индий-олово-свинец-кадмий, обладающий усадкой 0.06 %, температурой плавления 70 °С [3].

Для предупреждения характерного для галлиевых сплавов переохлаждения, установлены инициаторы кристаллизации и

4

разработаны методики их синтеза (а.

с. СССР №№ 4463566, 388461, 358902). Применение этих инициаторов кристаллиза­ции в количестве всего 0.5 мас.% позволяет снизить переох­лаждение сплавов перед кристаллизацией до 0.5 °С. Установ­лено, что каталитическая активность интерметаллидов сохра­няется даже при нагревании расплава до 150 °С. В некоторых случаях в медицинской практике необходима передача элект­рического сигнала с неподвижного элемента на подвижные. В этом случае можно взамен ртутных контактов или других до­статочно неустойчивых пружинных (графитовых и др.) кон­тактов рекомендовать жидкометаллический контакт для токо­съема на основе жидкого галлиевого сплава (патент РФ № 2030045). В качестве металлической жидкости использован эвтектический сплав галлий-индий-олово с температурой за­твердевания 10 °С [4].

На галлиевой основе в Институте создан нетоксичный пломбировочный материал Металлодент (патент РФ №2024251), предназначенный для пломбирования кариозных полостей I, II, V классов боковых зубов. Материал показал свои преимущества и был рекомендован Комитетом по новой медицинской технике РФ для использования в стоматологиче­ской практике. Методика применения Металлодента и обуче­ние стоматологов успешно проводили д. м. н. Г.И. Ронь с со­трудниками кафедры терапевтической стоматологии УрГМА. Наиболее близкие безртутные аналоги значительно уступают Металлоденту по медицинским и эксплуатационным характе­ристикам. В состав его входят нетоксичные компоненты, а по своим адгезионным и прочностным характеристикам он пре­вышает предел прочности серебряной амальгамы. В случае применения амальгамовой пломбы, как установлено, в полос­ти рта происходит ежедневное поглощение ртути из пломбы примерно 1.2 мкг. Это существенно при сравнении с поступле­нием ртути в организм из других источников, равным 10- 15 мкг. Гиперчувствительность к ртути выявлена у 3 % населе­ния. Однако несмотря на развитие и успехи материаловедения в создании новых неметаллических составов амальгамы оста­ются важным материалом для пломбирования жевательной группы зубов [5].

В терапевтической стоматологии в качестве пломбировоч­ных материалов для лечения заболеваний кариесом жеватель­ной группы зубов получили распространение различные цемен­ты и полимеры. К сожалению, большинство из них либо облада­ют низкой прочностью, либо оказывают аллергическое воздей­ствие на стоматологов (например акриловые материалы). В слу­чае применения светоотверждаемых материалов стоматологи подвергаются облучению. К таким материалам относятся как отечественные - Норакрил, Карбодент, Эподент, Стормадент, так и импортные - Эвикрол, Гелиомоляр, ас1орйс сот1з и др. В России более 60 % всех пломб изготавливается из цементов (в США - менее 10 %). Применение цементов приводит к быстро­му развитию вторичного кариеса запломбированных зубов и их разрушению [6]. В США, Испании и Израиле использование ме­таллических материалов для лечения жевательной группы зубов достигает 50 %. Известные ранее в России (а. с. СССР № 561562) и за рубежом (патент вВ № 14746, патент ГР № 63-24059) безртутные металлические пломбировочные материалы имеют невысокие эксплуатационные свойства и существенные недо­статки: малую скорость затвердевания, низкие прочностные ха­рактеристики и коррозионную стойкость. Коррозионная стой­кость в искусственной слюне созданного в Институте ХТТ УрО РАН материала по сравнению с Галлодентом-М, запатентован­ным в России, иллюстрируется содержанием основных компо­нентов, мг/дм3-см2: меди 0.03 и 0.10; галлия 35.2 и 94-80; олова 0.34 и 1.25, т. е. предлагаемый препарат обладает в 3-3.5 раза большей стойкостью. Основные свойства металлических плом­бировочных материалов (созданного в Институте ХТТ УрО РАН (М-С), запатентованного ранее в СССР на основе галлия Галлодента-М (Г-М) и серебряных амальгам ССТА-01 (С-01) и германской (С) амальгамы) представлены в таблице.

Совместно с заводом электромедицинской аппаратуры была отработана технология герметизации пьезоэлементов в корпу­сах терапевтических излучателей сложной формы, используе­мых в урологии, отоларингологии, стоматологии [7].

Самотвер- деющие металлические композиции на основе легкоплавких сплавов могут быть использованы в медицинской аппаратуре для соединения и создания контактов на полупроводниках, моду­лях, пьезоэлементах; крепления стержней граната, рубина, квар­ца в обоймах; создания герметичных соединений; лечения де­фектов в сложных конструкциях и изделиях и других случаях. Набор параметров, зависящих от составов легкоплавкого сплава и порошков, меняется в значительных пределах: коэффициент термического расширения можно изменять от 11.3-10“6 (для со-

Свойство Металлодент Галлодент-М Серебряная амальгама
(ИХТГ УрО РАН) ССТА-01 Германия
Время до начала схва- 4.0 8.0 12.0 5.0
тывания, мин Время смешивания 5.0 30.0 50.0 50.0
амальгамосмесителем, с Время приобретения 2.0 8.0 10.0
50 %-й прочности, ч Микротвердость через 2000 900 1200 1200
24 ч, мПа

Предел прочности на сжатие, мПа через 1 ч

160 30 60 110
через 24 ч 400 250 285 390
Коэффициент линейно- 17.8 17.8 24.0 -
го термического расши­рения*, 10-6-град-1 Текучесть, % 1.2 2.0 2.4
’Значение КЛТР твердой ткани зуба (10—11)10-град-1; акриловые материалы (80-85)10_6-град'1; силикатный и фосфатный цемент (7-9)10^трад" •

става ва, Бп, Ag, 1п, Си, БЮД до 24.4-10-6 град-1 (для Ш, РЬ, 1п, 8п, Сс1, ва, Си, Ag); механические свойства: предел прочности на срез асрез = 60 МПа для 1п, Ш, Бп, Сё, БЬ, Си; на отрыв ств, МПа: нержавсталь-нержавсталь (Х18Н9Т) (20-25), Т1—Т1 (15-20), си- талл-кварц (5-8), стекло-стекло (8-9), кварц-кварц (5-8), кера­мика-керамика (А1203) (6-8), ковар-ковар (20-25), Х18Н9Т-ке- рамика (ВеО) (20-25). Для получения высоких значений предела прочности на отрыв материалов большое значение имеет подго­товка поверхности соединяемых материалов [1,8].

Для разработки перспективных составов многокомпонент­ных эвтектических сплавов в Институте ХТТ УрО РАН прово­дится широкое изучение диаграмм с использованием большого количества методов исследования и математического моделиро­вания. Результаты опробования новых материалов и технологий позволяют рассчитывать на их достаточно широкое внедрение в практическую медицину.

<< | >>
Источник: Коллектив авторов. Новые материалы для медицины / Коллектив авторов. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. В мо

Еще по теме ГАЛЛИЕВЫЕ СПЛАВЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ:

  1. ГАЛЛИЕВЫЕ СПЛАВЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ
  2. Глава 2 МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
  3. Инструменты для оценки качества жизни в паллиативной медицине
  4. Шнорренбергер К.. Учебник китайской медицины для западных врачей. -М: «Balbe»,2003. - 560 с., 2003
  5. Коллектив авторов. Новые материалы для медицины / Коллектив авторов. Екатеринбург: УрО РАН, 2006, В монографии представлены данные о новых материалах медицинского назначения: диагностических и лекарственных средствах, их формах и способах получения. Сделана попытка раскрыть предмет нового направления медицинской химии - Медицинская химия твердого тела. Книга адресована специалистам некоторых областей хи­мии твердого тела, физической и медицинской химии, а также фармакологии
  6. Акопов, В. И.. Судебная медицина: учебник для СПО / В. И. Акопов. 3-є нзд.. нер. и доп. М.: Издательство Юрайт,2016478 с., 2016
  7. Коллектив авторов. Восстановительная медицина / под ред. В.Г. Лейзерман, О.В. Бугровой, С.И. Красикова. — Ростов н/Д: Феникс,2008. — 411 с. — (Медицина)., 2008
  8. Кишкун, Алексей Алексеевич. Клиническая лабораторная диагностика : учебное пособие для медицин­ских сестер. — М.: ГЗОТАР-Медиа,2012. — 720 с.: ил., 2012
  9. Волков В.Н., Датий А.В.. Судебная медицина: Учеб. пособие для вузов / Под ред. проф. А.Ф. Волынского. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, Закон и право2000. — 639 с., 2000
  10. Наумов Л. Б.. Учебные игры в медицине/ [Предисл Р. Ф. Жукова]. — Т.: Медицина, 1986(Є), 320 с. ил., табл., 1986