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镍对人体的危害和医用无镍不锈钢的发展

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Presentation Transcript

  1. 镍对人体的危害和医用无镍不锈钢的发展 万鹏 专用材料与器件研究部 生物材料课题组

  2. 镍对人体的潜在危害 • 医用不锈钢的现状 • 无镍医用不锈钢的研究与发展

  3. 镍 Nickel • 化学符号为Ni,原子序数为28,属过渡金属 • 银白色,密度8.9克/立方厘米。熔点1455℃,沸点2730℃。化合价为+2和+3。 • 质坚硬,具有磁性和良好的可塑性。有好的耐腐蚀性,在空气中不被氧化,又耐强碱。 • 在稀酸中可缓慢溶解,释放出氢气而产生绿色的正二价镍离子;对氧化剂溶液包括硝酸在内,均不发生反应。 • 镍是一个中等强度的还原剂。镍不溶于水,二价镍可能是主要生物类型,在生物体内能与很多物质络合、螯合或结合。

  4. 主要用来制造不锈钢和其他抗腐蚀合金,如镍钢、镍铬钢及各种有色金属合金,含镍成分较高的铜镍合金,就不易腐蚀。主要用来制造不锈钢和其他抗腐蚀合金,如镍钢、镍铬钢及各种有色金属合金,含镍成分较高的铜镍合金,就不易腐蚀。 全球约66%的精炼镍用于制造不锈钢

  5. 镍是最常见的致敏性金属,约有20%左右的人对镍离子过敏,女性患者的人数要高于男性患者。镍是最常见的致敏性金属,约有20%左右的人对镍离子过敏,女性患者的人数要高于男性患者。 经常接触镍制品会引起皮肤炎,如有些妇女戴镀镍的耳环, 2~6周后耳垂可出现湿疹;戴镍制手表的皮肤开始出现痒和痛,继之会发生红斑。

  6. 镍离子可以通过毛孔和皮脂腺渗透到皮肤里面去,从而引起皮肤过敏发炎,其临床表现为皮炎和湿疹。一旦出现致敏,镍过敏能常无限期持续。患者所受的压力、汗液、大气与皮肤的湿度和磨擦会加重镍过敏的症状。镍过敏性皮炎临床表现为瘙痒、丘疹性或丘疹水疱性的皮炎,伴有苔藓化。镍离子可以通过毛孔和皮脂腺渗透到皮肤里面去,从而引起皮肤过敏发炎,其临床表现为皮炎和湿疹。一旦出现致敏,镍过敏能常无限期持续。患者所受的压力、汗液、大气与皮肤的湿度和磨擦会加重镍过敏的症状。镍过敏性皮炎临床表现为瘙痒、丘疹性或丘疹水疱性的皮炎,伴有苔藓化。 • 每天摄入可溶性镍250mg会引起中毒。有些人比较敏感,摄入600μg即可引起中毒。依据动物实验,慢性超量摄取或超量暴露,可导致心肌、脑、肺、肝和肾退行性变。有资料显示:每天喝含镍高的水会增加癌症发病率。

  7. 欧盟于1994年通过了94/27/EC 指令(Nickel Release Directive),该指示是用以管制镍(Ni)在与皮肤有直接及长期接触的产品上的使用量。 “镍的释放一直受到EC的限制。对长期接触皮肤的镀金或非镀金产品,其每周排放的数量不超过0.5ug/CM 2。而穿环用的金属底部组件如耳环杆,其每周排放量不能超过0.2ug/cm2。

  8. 镍及某些化合物对生物体有致畸、致癌作用 。 • 镍离子在高浓度时可诱发毒性效应,发生细胞破坏和发炎反应 部分金属和合金对生体细胞产生50%致死率的浓度值

  9. 吸入金属镍的粉尘易导致呼吸器官障碍,肺泡肥大。镍盐的毒性强,特别是羰基镍(一氧化碳与镍粉在高温下可形成)有非常强的毒性,因为它容易挥发,又易溶于脂肪组织,很容易进入细胞膜内,而且与蛋白质及核酸的结合力很强。镍盐,特别是羰基镍由呼吸道进入体内,首先伤害肺脏,引起肺水肿、急性肺炎,并诱发呼吸系统癌。镍作业工人中,呼吸道癌发病率高于一般人群,据统计,肺癌发生率高出2·6倍到16倍,鼻腔癌竟高出37~196倍。吸入金属镍的粉尘易导致呼吸器官障碍,肺泡肥大。镍盐的毒性强,特别是羰基镍(一氧化碳与镍粉在高温下可形成)有非常强的毒性,因为它容易挥发,又易溶于脂肪组织,很容易进入细胞膜内,而且与蛋白质及核酸的结合力很强。镍盐,特别是羰基镍由呼吸道进入体内,首先伤害肺脏,引起肺水肿、急性肺炎,并诱发呼吸系统癌。镍作业工人中,呼吸道癌发病率高于一般人群,据统计,肺癌发生率高出2·6倍到16倍,鼻腔癌竟高出37~196倍。

  10. 对于外科植入物材料来说,奥氏体不锈钢具有优良的综合性能,而且没有磁性。目前应用最为广泛的是316L及317L不锈钢(ASTM-F138,F139)。对于外科植入物材料来说,奥氏体不锈钢具有优良的综合性能,而且没有磁性。目前应用最为广泛的是316L及317L不锈钢(ASTM-F138,F139)。

  11. 外科植入用奥氏体不锈钢的发展方向 植入不锈钢 新型医用奥氏体不锈钢 • 不添加镍元素 • 优良的生物相容性 • 无磁性 • 优异的耐蚀性和耐磨性能 • 优良的力学性能 (强度、韧性、疲劳等) • 良好的加工性能 Ni ↓,(N,Mn)↑→更加稳定的奥氏体Cr ↑,Mo ↑ →更为优异的耐蚀性能

  12. 美国ASTM标准中的外科植入用不锈钢的化学成分,wt.%美国ASTM标准中的外科植入用不锈钢的化学成分,wt.% ASTM标准表现出医用不锈钢的发展趋势→低镍、高氮

  13. 中科院金属所在2001年开发出BIOSSN4(Fe-18Cr-15Mn-2Mo-0.6N)医用奥氏体不锈钢,具有优异的力学性能、耐蚀性、抗疲劳性能和耐磨性能,表现出优良的生物相容性,特别是更为优异的血液相容性。中科院金属所在2001年开发出BIOSSN4(Fe-18Cr-15Mn-2Mo-0.6N)医用奥氏体不锈钢,具有优异的力学性能、耐蚀性、抗疲劳性能和耐磨性能,表现出优良的生物相容性,特别是更为优异的血液相容性。

  14. BIOSSN4, 0.5h 316L, 0.5h Co-Cr-Mo, 0.5h BIOSSN4, 2h Co-Cr-Mo, 2h 316L, 2h 相比316L不锈钢和钴铬钼合金,高氮无镍不锈钢具有相对优异的抗血小板粘附能力 Co-Cr-Mo, 2h

  15. 无镍不锈钢12周

  16. 高氮无镍不锈钢实验钢板和螺钉 高氮无镍不锈钢冠脉支架 HNS coronary stents 高氮无镍不锈钢精密钢管 壁厚:0.13+/-0.005mm, Diameter:1.9+/-0.01mm

  17. 谢 谢!