MMO titán anód orvosi használatra

Az orvostechnikai eszközök korrózióvédelmétől az orvosi szennyvízkezelésig, a bioelektroterápiás berendezésektől a fertőtlenítő rendszerekig, minden egyes láncszem technológiai döntései közvetlenül összefüggenek a betegek egészségével és az orvosi ellátás minőségével. MMO titán anódok (titán alapú fém-oxid bevonatú anódok) orvosi minőségű tiszta titánt használnak hordozóként, amelyet nemesfém-oxidokkal, például ruténium, irídiumés platinaEzek az anódok három fő tulajdonsággal rendelkeznek: kémiai inertség, magas katalitikus aktivitás és hosszú távú stabilitás. Az MMO bevonat pontosan szabályozza az elektrokémiai reakciókat, alacsony energiafogyasztás mellett érve el a fertőtlenítést, a lebontást és a korrózióvédelmet. Széles körben alkalmazzák őket orvosi szennyvízkezelésben, fogászati ​​eszközök fertőtlenítésében, pacemaker elektróda korrózióvédelmében és elektrolizált víz fertőtlenítő rendszerekben.

Az MMO titán anódok működési elve

Az MMO titán anódok fő alkalmazási területe az orvosi alkalmazásokban a titán hordozó biokompatibilitásának és az MMO bevonat katalitikus aktivitásának kihasználása. Az elektrokémiai reakciók pontos szabályozásán keresztül négy fő funkciót érnek el: fertőtlenítés és sterilizálás, szennyvíztisztítás, berendezések korrózióvédelme és elektromos jelátvitel.

Fertőtlenítés és sterilizálás

Ez az MMO titán anódok legszélesebb körű alkalmazása az orvostudományban. Katalitikus elektrolízissel erős oxidáló anyagokat termelnek, elpusztítják a kórokozókat és lebontják a szennyező anyagokat.

Klórtartalmú rendszerek

Klórfejlődési reakció és klóralapú fertőtlenítés: Az orvosi szennyvízkezelés és a környezeti fertőtlenítés során megfelelő mennyiségű nátrium-kloridot adnak a rendszerhez (például az orvosi szennyvíz kloridion-koncentrációja jellemzően 500-1000 mg/l). Ezen a ponton a ruténium-iridiummal bevont anód elsősorban klórfejlődési reakción megy keresztül: 2Cl⁻ – 2e⁻ → Cl₂↑. A keletkezett klórgáz gyorsan reagál a vízzel, hipoklórossavat képezve (Cl₂ + H₂O ⇌ HClO + H⁺ + Cl⁻). A hipoklórossav molekulái nagymértékben behatolnak, és a következő útvonalakon keresztül képesek fertőtleníteni:

Elpusztítja a mikrobiális sejtmembránokatA hipoklórossav erős oxidáló tulajdonságai oxidálhatják a sejtmembránok lipidkomponenseit, pórusokat okozva a sejtmembránban, és lehetővé téve a sejtes tartalom szivárgását;

Inaktivál enzimrendszereketA hipoklórossav reakcióba lép a mikroorganizmusokban található reaktív csoportokkal, például szulfhidril- (-SH) és aminocsoportokkal (-NH₂), inaktiválja az enzimfehérjéket és blokkolja az anyagcsere-folyamatokat;

Genetikai anyag elpusztításaA hipoklórossav oxidálhatja a mikrobiális DNS-t/RNS-t, génfragmentációt okozhat és megakadályozhatja a replikációt.

A hipoklórossav az orvosi szennyvízben található antibiotikumokat (például cefalosporinokat és kinolonokat) is lebonthatja azáltal, hogy oxidálja az antibiotikum-molekulákban található β-laktám gyűrűt és piperazin gyűrűt, inaktívvá téve azokat, megakadályozva a környezeti szennyeződést és a gyógyszerrezisztens baktériumok kialakulását.

Klórmentes rendszer

Az oxigénfejlődési reakció és a reaktív oxigénfajták fertőtlenítése elengedhetetlen olyan alkalmazásokhoz, mint az orvosi tisztavíz fertőtlenítése és a beültethető eszközök körüli környezet tisztítása, ahol kerülni kell a klórozott melléktermékeket. Ebben az esetben az irídium-tantál bevonatú anód dominálja az oxigénfejlődési reakciót, reaktív oxigénfajtákat generálva több útvonalon keresztül:

Hidroxi gyök (・OH): H₂O – e⁻ → ・OH + H⁺, akár 2.8 V oxidációs potenciállal, nem szelektíven lebontja szinte az összes szerves szennyező anyagot, miközben gyorsan elpusztítja a vírusokat és a baktériumspórákat.

Ózon (O₃): 3H₂O – 6e⁻ → O₃↑ + 6H⁺, széles spektrumú sterilizálást ér el a mikrobiális sejtmembránok foszfolipid kettősrétegének roncsolásával.

Hidrogén-peroxid (H₂O₂): 2H₂O – 2e⁻ → H₂O₂ + 2H⁺, enyhén oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik, és érzékeny orvostechnikai eszközök (például endoszkópok) fertőtlenítésére használható azok károsodása nélkül.

Egy kórház hemodialízis vízkezelési esettanulmánya kimutatta, hogy egy irídium-tantál anódot használó elektrolízis rendszer mindössze 5 perc alatt 100 CFU/ml-ről 1 CFU/ml alá csökkentette a vízben lévő összes baktériumszámot, 0.03 EU/ml alatti endotoxin-tartalommal, ami teljes mértékben megfelel a hemodialízis vízre vonatkozó szigorú szabványoknak.

Korrózióvédelem

Ez az MMO titánanódok egyik fő alkalmazása az orvostechnikai eszközökben. Az eszköz integritásának védelmével és az elektromos jelátvitel optimalizálásával biztosítják az orvostechnikai eszközök biztonságát és megbízhatóságát. Az elektrokémiai korrózióvédelem (katódos védelem) egy olyan mechanizmus, amelyet olyan orvostechnikai eszközöknél (például központi oxigénellátó csövek, sebészeti eszközök és szennyvíztisztító berendezések) használnak, amelyek hosszabb ideig korrozív környezetnek (például testnedveknek és klórozott szennyvíznek) vannak kitéve, ami érzékennyé teszi őket az oxidatív korrózióra. Az MMO titánanódok segédanódként működnek, egyenáramot bocsátanak ki, amely a védett fémet (például rozsdamentes acélcsöveket vagy titánötvözetből készült eszközöket) katóddá alakítja, ezáltal gátolva az oxidációs reakciót (azaz a korróziót), amely a fém elektronvesztését okozza.

Anódos reakcióAz MMO bevonat katalizálja az elektrolit oxidációját (pl. oxigén- és klórfejlődést), folyamatos áramot biztosítva.

Katód reakcióRedukciós reakció megy végbe a védett fémfelületen (pl. 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻), OH⁻-t képezve, amely a vízben lévő Ca²⁺-val és Mg²⁺-val reagálva védőfilmet képez, tovább lassítva a korróziót.

Egy kórház központi oxigénellátó csővezetékének védelmével foglalkozó esettanulmány kimutatta, hogy a csőszerű ruténium-iridium anódok használata katódos védelemhez a csővezeték korróziós sebességét 0.1 mm/évről 0.005 mm/évre csökkentette, így az élettartama 5 évről több mint 20 évre nőtt, és kiküszöbölte az oxigénszivárgás és -szennyeződés kockázatát.

Elektromos jelvezetés

A beültethető eszközökben, például a pacemakerekben és a neurostimulátorokban, platinabevonatú titánanódok szolgálnak elektródakontaktusként. Működési elvük az „alacsony impedanciájú elektromos jelátvitelen” alapul:
Magas vezetőképesség: A platina ellenállása mindössze 10.6 μΩ·cm, ami jelentősen alacsonyabb, mint a titáné (420 μΩ·cm). Ez csökkenti az elektróda és az emberi szövet közötti érintkezési ellenállást, minimalizálva az elektromos jelátviteli veszteségeket.

Garantált biokompatibilitásA platinabevonat nem lép reakcióba a testnedvekkel, nem termel korróziós termékeket és nem irritálja a szöveteket, így hosszú távon stabil működést biztosít.

Precíz elektromos jelvezérlésAz MMO bevonat (platina) felületi érdessége precíziós megmunkálással (Ra < 0.1 μm) szabályozható, biztosítva az elektróda és a szövet közötti stabil érintkezési felületet, minimalizálva az elektromos jel ingadozását, és biztosítva az olyan funkciók precíz működését, mint a pacemaker pulzusszám-szabályozása és a neurostimulátor fájdalomcsillapítása.

A Wstitanium szigorúan betartja a globális orvostechnikai eszközök biztonsági szabványait. A titán hordozó orvosi Gr1 tisztaságú titánból készül, amely megfelel az ASTM F67 szabványoknak, és megfelelt az SGS biokompatibilitási vizsgálatának (citotoxicitás, szenzibilizáció és irritáció). A bevonat 99.99%-os tisztaságú, orvosi minőségű ruténium-, irídium- és platina-oxidokat tartalmaz, amelyek mentesek a nehézfém-szennyeződésektől, és megfelelnek az FDA 21 CFR 177. rész „Élelmiszerekkel érintkezésbe kerülő polimer anyagok” című szabvány orvosi minőségű anyagkövetelményeinek. Minden termék több hiteles tanúsítványt is kapott, beleértve az FDA orvostechnikai eszköz regisztrációját, a CE MDR-t (Európai Unió Orvostechnikai Eszközökre vonatkozó Rendelete) és az ISO 13485 orvostechnikai eszközök minőségirányítási rendszer tanúsítványát, biztosítva azok alkalmasságát az orvostechnikai eszközök fejlesztésében és az egészségügyi intézményekben való közvetlen felhasználásra. A precíziós bevonási technikák (mint például a szol-gél módszer és a magas hőmérsékletű szinterelés) 0.001 mg/l alá csökkentik a fémionok kioldódását, ami jelentősen a GB 4806.1-2016, „Nemzeti Élelmiszerbiztonsági Szabvány – Az Élelmiszerrel Érintkező Anyagokra és Cikkekre Vonatkozó Általános Biztonsági Követelmények” szabványban meghatározott, orvosi minőségű anyagokra vonatkozó 0.01 mg/l határérték alatt van.