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2023年6月1-3日 | 苏州国际博览中心B1-E1号馆

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高端医疗设备展探究医用金属铜的抗菌性与安全性

2023-01-17

近年来,以进一步提高医用金属材料的生物相容性、力学相容性甚至生物活性等为目标的研究和开发方兴未艾,发展出众多新型医用金属材料及相关表面改性技术,为金属医疗器械产品的发展和应用带来了新的机遇。高端医疗设备展Medtec China 2023医用材料作为强势品类,吸引了一批专注于医用材料技术及解决方案的展商,

与人体植入物相关的感染是医学临床中长期存在并迫切需要解决的一个重要问题。在骨科临床中,即使是在严格执行无菌手术操作并服用抗生素的前提下,关节置换、创伤固定等术后的感染发生率仍有相当大的比例。

人类很早就开始利用铜(Cu)离子的杀菌功能,早在200 多年前就有人使用硫酸铜来防治小麦腥黑病。100多年前法国人Milharde 开发出著名的具有杀菌功能的含铜离子波尔多液,解决了法国波尔多地区的葡萄连年遭受病虫害的问题。随后相继出现了很多种含铜离子杀菌剂,使铜离子的杀菌功能得以广泛应用。2008年,铜被美国环境保护署正式认可为金属抗菌剂。

 医用金属铜的抗菌性

以往研究表明铜对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等具有良好的杀菌作用。有研究采用激光熔覆技术制备了含铜钴基合金,并利用对金黄色葡球菌评估了合金的抗菌性能,结果显示除了明显的抑制作用,该合金对金黄色葡萄球菌抗菌率约为 98%。

医用金属以及医用橡塑材料的头部企业们悉数参加高端医疗设备展Medtec China 2023:韦恩堡、庄信万丰贵金属、田中贵金属(上海)、ELGILOY特种金属、三铃制线、江阴佩尔、麦迪斯、美国奥博锐、古河科技、沈阳中核舰航、路博润、NuSil、迈图、科思创、艾曼斯、塞拉尼斯、索尔维、龙海化工、江苏君华等。点击快速预登记。

多年来人们对铜的杀菌机制开展了大量研究,提出了多种铜离子杀菌机制:

  • 铜离子与细菌外膜直接作用使细菌外膜破裂,细胞失去必要的营养物质和水分,最终萎缩凋亡;

  • 细菌与铜离子发生接触时在细胞膜上发生短路,细胞膜产生破洞;

  • 铜与推动新陈代谢反应的酶结合可使细菌失去活性,细菌将无法呼吸、进食、 消化和产生能量等。 

加入铜元素的钛合金材料不仅可以杀灭与材料直接接触的细菌,而且游离的铜离子对周围一定范围内的细菌仍有杀伤作用,抑制了游离细菌对钛 – 骨界面的“表面竞争”,有效地阻止了细菌生物膜的形成。

 医用金属铜的安全性

铜是人体中不可缺少的微量元素,其对于结缔组织的形成、神经系统、心血管系统以及骨骼的发育都十分重要。铜还参与铁和能量的代谢,在许多酶的反应中消耗分子氧而充当还原剂的作用。铜在人体内的含量为100~150mg,血清铜正常值为100~120μg/dL,是含量位居第二位的人体必需微量元素。世界卫生组织建议成人每1kg 体重每天应摄入0.03mg的铜。

高端医疗设备展Medtec China 2023材料会议或将结合生物医用材料、精密配件及生产中精密的加工工艺、医用功能性涂层、聚酰亚胺及复合精密管技术、先进敷形镀膜技术、有机硅在医疗领域的应用在医疗器械中的应用为器械生产商和供应商提供交流平台。

铜在人体中主要通过胆汁进行排泄,胆汁中含有低分子和高分子量的铜结合化合物,前者多存在肝胆汁中,后者则多在胆囊胆汁中。少量铜经肠壁排泄,微量铜则经尿液排泄。如果人体内缺铜,那么将可能会导致贫血、骨质疏松、冠心病等疾病的发生。

此外,适量的铜离子可以诱导成骨细胞的分化,促进骨折愈合,并且铜在血管的生长过程中也有重要的作用,能通过刺激内皮细胞的增殖和迁移,促进新生血管的形成,抑制血管平滑肌细胞的增殖和血栓的形成。

众多研究提供了大量相关研究数据表明含铜金属材料具备了作为植入物材料的生物安全性基础。但目前仍存在较多问题有待解决:探索、优化加入铜的含量、方式及采取合适的制备工艺使合金的抗菌性能、生物相容性、机械性能达到平衡需要进一步的实验;表面改性对合金表面的微损伤是否会对合金造成不利影响;铜离子释放速率的控制以及如何避免早期突然大量释放铜离子的“突释现象”。

文章及图片来源: 春立正达

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