Роль металла в медицине: какие металлы используются в медицинских устройствах, имплантах и лекарствах, влияние на здоровье

В современной медицине для диагностики и лечения заболеваний активно используется ряд металлов. Но мало кто знает, что металлы применялись в медицине еще в давние времена. Первые упоминания об этом встречаются в записях Эберса в 1500 году. Именно в это время описано первое лечение воспалительных процессов с помощью меди, а для борьбы с анемией применялось железо. А к началу 20 века в медицине активно используется ванадат натрия, который помогает в лечении неприятных симптомов ревматоидного артрита.

С развитием современных технологий расширился и список показаний к металлам в медицине. Влияние металлов на здоровье человека до сих пор вызывает много вопросов и споров. Несмотря на свою пользу, некоторые металлы могут накапливаться в организме и вызывать серьезные осложнения в различных органах и тканях.

Преимущества металлов и их применение в медицине

Многие металлы имеют высокую прочность, отличаются пластичностью и долговечностью. Они имеют хорошую электро- и теплопроводность, а также устойчивость к коррозии. За счет биоинертных свойств стало возможным применение металлов в медицине. Например, в хирургической стоматологии и ортопедии металлы используются для изготовления инструментария, оборудования, протезов и имплантов.

Особое значение имеют металлы из платиновой группы. Это золото, иридий, платина, родий и палладий. Нержавеющая сталь применяется для изготовления медицинского инструментария, оборудования и расходных материалов.

Титан и тантал - это прочные и биосовместимые металлы, которые уже давно используются в различных областях медицины. Такой материал организм воспринимает как свою собственную ткань, что снижает риск развития различных осложнений. Существуют и другие металлы, применяемые в медицине. К таким металлам относятся свинец, золото, кадмий, медь, хром, платина, серебро.

Металлы, которые активно применяются в медицине

Использование титана в медицине

Титан - это биоинертный материал, который отличается высокой Антикоррозийностью и механической стойкостью. Именно низкая коррозия титана позволила активно применять его в медицине. Первые упоминания о титане встречаются в 1930 году. Именно тогда были попытки протезирования тазобедренного сустава животных с применением этого металла.

Основные свойства титана:

• Высокая прочность на растяжение
• Высокая термостойкость
• Биосовместимость с окружающими тканями
• Низкая плотность
• Долговечность и устойчивость к внешним факторам

Материалы первого поколения в виде чистого титана и сплава BT6 не популярны в медицине из-за выделения ванадия и алюминия, которые провоцировали коррозию металла. Материалы второго поколения отличаются улучшенным составом, коррозионной стойкостью и биосовместимостью. На поверхности такого материала образуется специальная пленка, которая совместима с окружающими тканями организма.

Титановый сплав активно применяется в лицевой хирургии, для протезирования и имплантации зубов, для изготовления стентов кровеносных сосудов и сердечных клапанов, как устройство при эндопротезировании суставов и костей. Для улучшения свойств и качеств титана его используют в виде сплава с различными металлами. Это алюминий, олово, хром, железо, цирконий, никель и кремний. В хирургии и имплантологии применяется сплав Ti-6Al-4V, который отличается высокой биосовместимостью с костной тканью.

Дентальный имплантат, который имитирует корень зуба, изготавливается из титана с особым углеродистым напылением. Такой титан вкручивается в кость и не вызывает реакцию отторжения со стороны организма. Процедура имплантации стала возможна и эффективна именно после активного внедрения титана в медицину.

Тантал

Тантал считается тяжелым тугоплавким металлом, который имеет серебристый оттенок. Такой материал отличается высокой пластичностью, а обработка в виде резки или штамповки не вызывает серьезных усилий. Медицинские показания к применению тантала достаточно широкие. Особенно активное применение тантал получил при изготовлении медицинского инструмента. Металл устойчив к органическим кислотам и другим активным средам. За счет биосовместимости тантал используется в медицине и воспринимается организмом как собственная ткань.

Тантал - это достаточно редкий металл, который добывают в ограниченном количестве. В медицине используется всего 5% от общего количества добываемого тантала. Именно поэтому его используют не в чистом виде, а как покрытие в виде пленки для основного материала. Но такая пленка в несколько раз тверже, чем чистый титан.

Тантал добавляют для изготовления рентгенологического аппарата, стерилизаторов, дистилляторов и хирургического инструментария. Из него делают конструкции для пластической хирургии, нейро - и остеохирургии. Именно танталовые пластины используют для шинирования челюстей, а танталовыми нитями сшивают мышечную, нервную ткань и даже кость. Промышленность стоматологии предлагает танталовые импланты, которые имеют более высокую гибкость, чем титан. К тому же такой материал достаточно пористый и не требует особого напыления.

Применение золота в медицине

Золото уже давно нашло свое место в народной и традиционной медицине. Такой металл губительно действует на ряд болезнетворных микроорганизмов, нарушая их жизнедеятельность. Именно за счет этих свойств золото нашло свое применение в медицине. Из такого материала изготавливалась стоматологическая коронка и вкладка. Из золотой амальгамы, в которую входит ртуть и золото, изготавливались высокопрочные пломбы.

Цинк

Цинк улучшает развитие мышечной и костной ткани, а также обладает заживляющим свойством. Среди других важных свойств этого металла - влияние на секреторную активность сальных желез, поддержка здоровья волос, кожи и ногтей. Известно о влиянии цинка на мозговую активность и регулирование в организме работы более 300 ферментов. Цинк активно применяется для лечения ссадин, опрелостей и порезов. Известная многим цинковая паста содержит до 25% оксида цинка.

Медь

Медь используется в медицине уже давно. Она имеет антибактериальный эффект, а также помогает снизить проявления аллергической реакции. Именно поэтому медь используется для изготовления протезов и инструментария. Зубной протез из сплавов меди отличается высокой прочностью и эластичностью. Известно о применении меди в качестве пищевой добавки и изготовления некоторых лекарственных препаратов.

Свинец

Свинец относится к цветным металлам, который играет важную роль в медицине. Его используют при создании рентгенологического оборудования и экранов, а также для изготовления инструментария. Свинец можно встретить в лекарственных средствах и некоторых пищевых добавках.

Кобальт

Кобальт - это цветной металл, который активно применяется в производстве ортопедических конструкций, имплантов, протезов, в хирургии и при изготовлении металлических медицинских изделий. Известно о применении кобальта в качестве пищевых добавок.

Кадмий

Соли кадмия нашли активное применение в медицине. Сульфат кадмия используется для удаления с поверхности роговицы пятнышек, а никель-кадмиевая батарейка применяется для стимуляции работы сердца. Кадмий допустим лишь в небольшой дозировке, а в чистом виде он является сильнодействующим ядом. Местное действие кадмия проявляется в виде гиперемии, раздражения и нарушения метаболизма.

Влияние металлов на организм человека

Различные металлы в медицине, а также их сплавы, получили широкое применение. Оборудование и инструментарий, протезы и даже лекарственные препараты могут включать в себя соединения металлов. Это позволяет улучшить диагностические и лечебные возможности современной медицины.

Некоторые металлы, которые активно применяются в медицине, могут быть токсичными для организма. Речь идет об алюминии, свинце, ртути и кадмии. Металлы и их тяжелые соли могут спровоцировать отравление, поражать внутренние органы и нервную систему. Именно поэтому стоит сократить избыточное воздействие металлов на свой организм и по возможности ограничить их в своем обиходе.

Особую проблему вызывает свинец, который может накапливаться в организме и провоцировать неприятные последствия. Раньше свинцом покрывали старые водопроводные трубы, а также добавляли его в состав лакокрасочных изделий. Встречались случаи, когда соли свинца были обнаружены в игрушках и спортивных товарах, предназначенных для детей. Именно поэтому такая категория товаров сегодня проходит строгий контроль качества и допускается в продажу только после этапа сертификации.

Еще один опасный металл - это алюминий. Этот химический элемент может встречаться в некоторых лекарственных средствах и даже в формах для выпекания. При отравлении алюминием возникает чувствительность к звукам и свету, а также появляется мышечная и суставная боль.

Кадмий используется для удаления с поверхности роговицы пятнышек, а также для стимуляции работы сердца. Но в чистом виде и больших дозировках этот металл оказывает ядовитое воздействие. Он разрушает белковые соединения в организме, угнетает важные обменные процессы и ферментативную способность. Кадмий может накапливаться в печени и почках и с трудом выводится из организма.