Vai trò mới của Corundum trắng trong cuộc cách mạng công nghệ y tế
Bây giờ, nó sẽ không bị nứt ngay cả khi bị rơi - bí mật nằm ở lớp phủ 'sapphire trắng' này. "Sapphire trắng" mà ông ấy nhắc đến chính làcorundum trắngđược sử dụng trong đánh bóng thép công nghiệp. Khi tinh thể nhôm oxit này, với độ cứng Mohs 9.0 và độ tinh khiết hóa học 99%, bước vào lĩnh vực y tế, một cuộc cách mạng thầm lặng trong lĩnh vực vật liệu y tế đã bắt đầu.
1. Từ bánh mài công nghiệp đến khớp người: Cuộc cách mạng xuyên biên giới trong khoa học vật liệu
Có thể bạn đang thắc mắc tại sao một loại vật liệu mài mòn ban đầu được dùng để cắt kim loại lại trở thành "con cưng" mới của lĩnh vực y tế. Nói một cách đơn giản, mục tiêu cốt lõi của công nghệ y tế là "mô phỏng sinh học" - tìm kiếm những vật liệu vừa có thể tích hợp với cơ thể con người vừa chịu được hàng thập kỷ hao mòn.Corundum trắngMặt khác, sở hữu một “cấu trúc mạnh mẽ”:
Độ cứng của nó sánh ngang vớikim cươngvà khả năng chống mài mòn của nó cao gấp ba lần so với các mối nối kim loại thông thường.
Tính trơ về mặt hóa học của nó cực kỳ mạnh, nghĩa là nó không bị phân hủy, rỉ sét hoặc gây đào thải trong cơ thể con người.
Bề mặt giống như gương khiến vi khuẩn khó bám vào, giảm nguy cơ nhiễm trùng sau phẫu thuật.
Ngay từ năm 2018, một nhóm y tế ở Thượng Hải đã bắt đầu khám phá việc sử dụngphủ corundum trắngCác khớp. Một giáo viên dạy khiêu vũ đã trải qua phẫu thuật thay khớp háng toàn phần và đã trở lại sân khấu sáu tháng sau ca phẫu thuật. "Các khớp kim loại của tôi từng khiến tôi đau đớn đến mức mỗi bước đi đều như tiếng kính vỡ. Giờ đây, tôi gần như quên mất sự tồn tại của chúng khi nhảy." Hiện tại, tuổi thọ của những khớp nàygốm corundum trắngmối nối composite đã tồn tại hơn 25 năm, gần gấp đôi so với vật liệu truyền thống.
II. “Người bảo vệ vô hình” trên đầu lưỡi dao mổ
Hành trình y học của corundum trắng bắt đầu bằng sự chuyển đổi triệt để các dụng cụ y tế. Trong xưởng sản xuất thiết bị y tế, Giám đốc Kỹ thuật Lý chỉ vào một dãy kẹp phẫu thuật sáng bóng và giải thích: “Sau khi đánh bóng dụng cụ bằng thép không gỉ bằngbột vi mô corundum trắng, độ nhám bề mặt được giảm xuống dưới 0,01 micron—mịn hơn một phần mười nghìn độ dày của sợi tóc người.” Lưỡi cắt cực kỳ mịn này giúp cho việc cắt phẫu thuật trở nên mượt mà như dao nóng cắt bơ, giảm 30% tổn thương mô và đẩy nhanh đáng kể quá trình chữa lành của bệnh nhân.
Một ứng dụng thậm chí còn mang tính cách mạng hơn là trong nha khoa. Theo truyền thống, khi sử dụng mũi mài kim cương để mài răng, nhiệt sinh ra từ ma sát tần số cao có thể làm hỏng tủy răng. Tuy nhiên, đặc tính tự mài củacorundum trắng(liên tục phát triển các cạnh mới trong quá trình sử dụng) đảm bảo mũi khoan luôn sắc bén. Dữ liệu lâm sàng từ một bệnh viện nha khoa ở Bắc Kinh cho thấy trong quá trình điều trị tủy bằng mũi khoan corundum trắng, nhiệt độ tủy răng chỉ tăng 2°C, thấp hơn nhiều so với giới hạn an toàn quốc tế là 5,5°C.
III. Lớp phủ cấy ghép: Cung cấp cho các cơ quan nhân tạo một “lớp áo giáp kim cương”
Ứng dụng y học sáng tạo nhất của corundum trắng là khả năng tái tạo các cơ quan nhân tạo. Sử dụng công nghệ phun plasma, bột vi hạt corundum trắng được phun nóng chảy lên bề mặt khớp nối hợp kim titan ở nhiệt độ cao, tạo thành một lớp bảo vệ dày đặc 10-20 micron. Sự tinh tế của cấu trúc này nằm ở:
Lớp ngoài cứng có khả năng chống lại ma sát hàng ngày.
Phần đế bên trong cứng cáp có thể hấp thụ những tác động bất ngờ.
Cấu trúc vi xốp thúc đẩy sự phát triển của các tế bào xương xung quanh.
Các mô phỏng trong phòng thí nghiệm ở Đức cho thấy sau 5 triệu chu kỳ đi lại, độ mòn của khớp gối nhân tạo phủ corundum trắng chỉ bằng 1/8 so với titan nguyên chất. Nước tôi đã đưa công nghệ này vào chương trình “Kênh Xanh cho Thiết bị Y tế Sáng tạo” kể từ năm 2024. Khớp hông phủ corundum trắng sản xuất trong nước rẻ hơn 40% so với sản phẩm nhập khẩu, mang lại lợi ích cho hàng trăm nghìn bệnh nhân mắc các bệnh về xương.
IV. Corundum trắng “Công nghệ cao” trong phòng khám tương lai
Y học Giữa cuộc cách mạng công nghệ, corundum trắng đang mở ra những lĩnh vực mới:
Quy mô nanođánh bóng corundum trắng Các tác nhân được sử dụng trong sản xuất chip giải trình tự gen, tăng độ chính xác phát hiện từ 99% lên 99,99%, tạo điều kiện sàng lọc ung thư sớm.
Đốt sống nhân tạo in 3D kết hợp bộ xương gia cố bằng corundum trắng có độ bền nén gấp đôi xương tự nhiên, mang lại hy vọng cho bệnh nhân u cột sống.
Lớp phủ cảm biến sinh học tận dụng đặc tính cách điện của corundum trắng để đạt được khả năng truyền tín hiệu giao diện não-máy tính không bị nhiễu.
Một nhóm nghiên cứu ở Thượng Hải thậm chí còn phát triển vít xương corundum trắng phân hủy sinh học - ban đầu cung cấp hỗ trợ cứng và giải phóng từ từ các ion nhôm thúc đẩy tăng trưởng khi xương lành lại. "Trong tương lai, phẫu thuật gãy xương có thể loại bỏ nhu cầu phẫu thuật thứ phát để tháo vít", Tiến sĩ Vương, trưởng nhóm dự án, phát biểu khi trình bày dữ liệu thực nghiệm từ xương chày thỏ: sau tám tuần, thể tích vít giảm 60%, trong khi mật độ xương mới hình thành gấp đôi nhóm đối chứng.