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アモルファス合金の生体適合性

生体適合性と組織再生

アモルファス合金は、その優れた生体適合性で注目を集める、生体医療用途に有望な材料です。研究によると、アモルファス合金は細胞移動に顕著なプラスの効果を示し、組織再生や修復プロセスに不可欠な細胞の移動を促進します。生体適合性があるため、骨形成と効果的な骨再生が大きく促進されます。アモルファス合金に由来するイオン蓄積や炎症反応がないので生体環境との適合性があり、有害な組織反応を最小限に抑えることができ、長期的なインプラントの成功が保証されます。初期段階でオッセオインテグレーションを促進する能力もあり、生体医療用途に非常に適しています。

  • 70%の細胞毒性限界を大幅に上回る細胞生存率
  • Saos-2(ATCC® HTB-85™)(ヒト骨肉腫細胞株)
  • さまざまな溶出液濃度での試験
Source: CaMed Project, Med. Uni Graz
出典:CaMed Project, Med. Uni Graz

アモルファス合金は、生体適合性に加えて、生体医療用インプラントにも優れた機械的特性を提供します。剛性を示すヤング率が他のインプラント材料よりも骨の値に近いため、応力遮蔽の可能性を低減し、健康的な骨リモデリングを促進します。ヤング率の類似性は、インプラントと周囲の骨の剛性の違いを最小限に抑えるのに役立ち、合併症のリスクを軽減します。また、複数の製造方法を用いて、幅広い用途を迅速かつ効率的に製造できます。3Dプリンティングであれば、患者さん固有の設計を迅速に実現できるため、個々のニーズに完璧に適合するカスタムメイドのインプラントが可能になります。一方、標準化された生体医療用途の数量の多い製品であれば、射出成形によって処理することもできます。

要求の厳しい医療技術用途は、アモルファス合金が有用な分野です。アモルファス合金は、この分野の課題でその潜在能力を発揮し、整形外科や歯科インプラント分野において、将来に向け、より良い治療を提供するための新たな可能性を切り開いています。

生体適合性を示す研究

タイトル Zr基バルク金属ガラスに関する独立した科学出版物
生体医療用インプラントのためのバルク金属ガラスの骨形成と血管新生 Bioactive Materials 8 (2022) 253–266
積層造形によって実現されたZr基金属ガラスの生体適合性 ACS Appl. Bio Mater. 2022, 5, 5741−5753
Zr基およびTi基バルク金属ガラスの整形外科および歯科用デバイス材料への応用 Metals 2020, 10, 203; doi:10.3390/met10020203
骨表面に骨膜下インプラントされたZr基バルク金属ガラスのin vivo研究 Journal of Materials Science and Chemical Engineering, 2016, 4, 46-51
バルク金属ガラス: MRI適合性とその磁化率との相関 Journal of Mat. Sci & Techn. Vol. 32 (6), p. 496-504 (2016)

 

さまざまな分野で活躍するアモルファス合金:その多様な利点と適応可能な用途

医療技術分野におけるアモルファス合金

アモルファス合金は、パーソナライズされたインプラントや、整形外科用/医療用デバイス製造における課題に対する有望な解決策です。アモルファス合金の持つ、低弾性率や高降伏強度などの生体力学特性や、優れた生体適合性は、患者のケアの改善の可能性を示しています。その用途は、脊椎、歯科、外傷学のインプラントから医療機器や手術器具まで多岐にわたります。

Amorphous alloys in medical technologyHeraeus Amloy

ライフスタイル製品におけるアモルファス合金

アモルファス合金という新しい材料は、ハイエンドウォッチにおける独自性をもたらしました。さらに、ウェアラブルなどの将来のテクノロジー向けの材料探索における適合性も高く、注目を集めています。この金属は、小型化されたスペースに組み込まれた最も繊細なテクノロジーを効率的に保護し、またハウジングのデザインも追及できます。アモルファス合金製のライフスタイル部品は、生体適合性による高い耐食性に加えて抗菌性も備えており、表面品質が高いことから、肌触りが良いという利点があります。

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ロボット工学および航空宇宙分野におけるアモルファス合金

航空宇宙産業において、アモルファス合金は、高強度、幾何学的設計の柔軟性、耐食性などの利点を提供します。また、低温延性があり、疲労強度に優れているため、宇宙用途に理想的です。ハイテク用途では、アモルファス合金はその高い強度と弾性によって従来の材料の限界を解決し、曲げ継手、ヒンジ、グリッパーユニット、ばね部品などに長い部品寿命と耐摩耗性をもたらし、これら弾性機械部品の効率的な使用を可能にします。

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