Первое в истории полностью искусственное сердце, которое имплантировали человеку в 2024 году, металлическое — оно почти целиком сделано из титана. В этой статье рассказываем про 7 металлов, которые помогают предупреждать, диагностировать и лечить болезни.
Платина
Платина — драгоценный металл, который используют в медицине с 1970-х годов, в частности для производства лекарств, в том числе от рака. Первый противораковый препарат на основе платины — цисплатин. Позже появились и другие, например карбоплатин и оксалиплатин. Их назначают при тяжелом раке груди, яичников, толстой кишки. Кроме того, платиновые наночастицы изучают в качестве систем доставки противораковых лекарств в нужное место, где они будут постепенно высвобождаться.
Также платина входит в состав катетеров для кардиохирургических операций, стентов для восстановления кровотока по сосудам и специальных металлических спиралей для лечения аневризм. Она обладает высокой ковкостью и отлично проводит ток, поэтому из нее делают тонкие провода для внутренних электронных имплантатов, например кардиостимуляторов и слуховых аппаратов.
Еще одна сфера применения платины — детали устройств для нейромодуляции, таких как специальные электроды, которые имплантируют в головной или спинной мозг. Их применяют в том числе для лечения болезни Паркинсона и сильных хронических болей. Эти устройства стимулируют нужные нервные структуры слабым электрическим током и за счет этого помогают изменить их работу. Например, человек перестает чувствовать боль или лучше контролирует движения.
Медь
Медь плохо подходит для медицинских имплантатов, поскольку она мягкая. Однако у этого металла сильные антибактериальные свойства. В медицинских учреждениях из него обычно изготавливают разные поверхности, особенно те, к которым часто прикасаются руками: дверные ручки, поручни кроватей, оснащение операционных и другие. Медные поверхности легко дезинфицировать и на них хуже размножаются микробы.
Также медь можно найти в оборудовании и устройствах, улучшающих качество жизни людей. Так, из нее делают некоторые детали слуховых аппаратов, медицинских приборов вроде стетоскопов, диагностического оборудования, в том числе магнитно-резонансных томографов, а также хирургических роботов, проводящих сложнейшие операции. Кроме того, металл есть в вентиляционных системах, трубопроводах и других важных коммуникациях клиник, он входит в состав оборудования для производства лекарств.
Палладий
Палладий применяют в разных сферах медицины, потому что он прочен, устойчив к коррозии и не вызывает нежелательных реакций при контакте с тканями человеческого организма. Например, он может входить в состав деталей кардиостимуляторов и имплантируемых дефибрилляторов, зубных протезов, медицинских инструментов.
Без металла не обойтись и в фармацевтической промышленности. При производстве около 70% фармпрепаратов нужны каталитические процессы, основанные на палладии. Химические реакции запускаются или в специальном растворе металла, или в реакторе, части которого покрыты им.
Сам металл тоже может быть лекарством. Например, его радиоактивный изотоп используют для борьбы с раковыми опухолями: вещество помещают непосредственно в опухоль с помощью специальных тонких игл. В будущем частицы палладия, вероятно, будут применять для синтеза лекарств прямо в тканях организма или активации введенных препаратов. Это может быть полезно для лечения пока неизлечимых болезней, например агрессивных форм рака. Такие эксперименты уже успешно проведены на животных.
Титан
Легкий и прочный титан сейчас широко используют, чтобы делать пластины для костной пластики, винты и другие элементы, которые помогают либо восстановить позвоночник и кости после травм или операций, либо укрепить их. Он входит в состав протезов для замены суставов, а также искусственных сердечных клапанов, кардиостимуляторов и других медицинских устройств. Титановые имплантируемые изделия совместимы с тканями организма, не вызывают нежелательных реакций и выдерживают высокую механическую нагрузку.
Еще титановые сплавы хорошо подходят для зубных имплантов и используются в этой сфере с 1965 года. Это потому, что заготовки из металла, как и из некоторых видов нержавеющей стали, можно печатать на 3D-принтере. Так для каждого пациента создают индивидуальные конструкции на основе снимков полости рта.
Цирконий
Цирконий — еще один прочный и биосовместимый металл, который используют для изготовления протезов, в основном для замены суставов. Также его применяют в стоматологии для реставрации зубов, в том числе как основу для зубных коронок, ведь конструкции из него обладают нужной прочностью и упругостью.
В ядерной медицине распространены циркониевые фармпрепараты, в частности радиоактивный изотоп цирконий-89. Он нужен для диагностики и лечения рака, заболеваний сердца и сосудов, некоторых неврологических болезней. Это работает так: радиофармизотоп может накапливаться в определенных тканях, в итоге их лучше видно во время визуализации — например, с помощью позитронно-эмиссионной томографии.
Тантал
Тантал пластичен и устойчив к действию даже сильных кислот. Его используют там, где от материала требуется максимальная надежность. В первую очередь это хирургические швы и сетки, поддерживающие ткани. Например, в челюстно-лицевой хирургии такие нужны, чтобы фиксировать кости и мягкие ткани лица. Также танталовые конструкции служат в качестве эндопротезов для восстановления дефектов черепа, встречается металл и в составе протезов для замены суставов.
Еще тантал входит в состав радиологической аппаратуры, то есть установок для рентгена, флюорографии и компьютерной томографии, так как способен экранировать радиоактивное излучение. А танталовые конденсаторы используют в слуховых аппаратах и имплантируемой медицинской электронике, в том числе в кардиостимуляторах.
Алюминий
Алюминий отлично подходит для различных деталей медицинского оборудования и инструментов. Из него делают трубки стетоскопов, ручки хирургических и компоненты стоматологических инструментов, стойки для внутривенных вливаний, пластины для аппаратов искусственной вентиляции легких и многое другое.
Еще алюминий — идеальный металл для медицинской и фармацевтической упаковки. Например, алюминиевая фольга в блистерах для препаратов надежно защищает таблетки от влаги и бактерий.
Кроме того, соединения алюминия используют и изучают в качестве лекарств. Например, гидроксид алюминия — одно из популярных средств от изжоги. Другое важное применение металла — в качестве адъюванта для вакцин, то есть вещества, которое усиливает иммунный ответ организма и делает прививку эффективнее.