有“记忆”功能的神奇金属——镍钛合金

　　2024年，一種名為“鎳鈦合金”的金屬材料，悄然占據(jù)了手術室、導管室乃至資本市場的核心舞臺。憑借兩項“超能力”——形狀記憶效應與超彈性，這一金屬材料成為血管介入、骨科修復、腦機接口等尖端醫(yī)療技術的核心載體。
　　從美敦力的脈沖消融系統(tǒng)，到雅培的三尖瓣修復裝置；從強生數(shù)十億美元的收購案，到初創(chuàng)公司的創(chuàng)新產(chǎn)品，鎳鈦合金的身影無處不在。

　　鎳鈦合金是由鎳和鈦按近等原子比熔煉而成，其核心價值源于兩大物理特性——形狀記憶效應和超彈性。
　　這兩大特性源于鎳鈦合金的馬氏體相變機制。溫度或應力變化時，其晶體結構能在奧氏體（高對稱性）與馬氏體（低對稱性）之間可逆轉換，賦予了這種材料“記憶”與“彈性”的雙重天賦。

　　形狀記憶效應
　　鎳鈦合金在低溫下可被塑造成任意形狀，一旦接觸人體溫度（約37℃），便會瞬間恢復至預設形態(tài)。這一特性使其成為微創(chuàng)植介入醫(yī)療器械的理想材料。
　　在心臟支架領域，鎳鈦合金支架在低溫下壓縮成細管，經(jīng)導管送入血管后，隨體溫擴張為網(wǎng)狀結構，可精準支撐狹窄病變部位。相較于傳統(tǒng)不銹鋼支架，其柔順性提升60%，對血管損傷率降低30%。
　　超彈性
　　鎳鈦合金的彈性應變可達8%~10%，遠超不銹鋼（0.5%）和鈦合金（2%）。這意味著鎳鈦合金具有超過一般材料的柔韌性，可承受反復彎折、拉伸而不發(fā)生塑性變形。
　　骨科接骨板采用鎳鈦合金后，既能貼合骨骼曲面，又能緩沖運動沖擊，術后骨愈合速度提高20%，患者活動自由度顯著提升。

　　2024年，鎳鈦合金已滲透至醫(yī)療科技領域的很多關鍵賽道，以下為四大核心應用領域。
　　心血管介入
　　脈沖場消融（PFA）技術高度依賴鎳鈦合金導管。導管進入心臟后會膨脹成預設形狀，釋放高頻脈沖電場，通過“電穿孔”精準消融異常心肌細胞，從而治療房顫。相較于射頻消融，PFA對周圍組織的損傷減少70%，可將手術時間縮短40%。
　　2023年末，美敦力的PulseSelect系統(tǒng)獲得美國食品藥品管理局（FDA）的批準，這是美國首個獲批的脈沖消融技術；2024年2月，美敦力公布了PulseSelect系統(tǒng)的首批病例；同年10月，美敦力又因Affera Sphere-9標測與消融系統(tǒng)獲得了另一項脈沖消融技術批準。Affera Sphere-9將可膨脹鎳鈦合金結構用作一個整體電極，以一種全新的方式利用鎳鈦合金來傳遞消融能量。而處于臨床試驗階段的Affera Sphere-360系統(tǒng)與之類似，還能利用鎳鈦合金在患者體內(nèi)呈現(xiàn)不同形狀。除了美敦力，波士頓科學和強生醫(yī)療的Biosense Webster公司也進入了脈沖消融市場。
　　在心臟瓣膜修復方面，鎳鈦合金同樣有著重要應用。2024年4月，美國FDA批準了雅培的TriClip系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用鎳鈦合金夾合器，對心臟三尖瓣進行經(jīng)導管緣對緣修復。美敦力Harmony瓣膜憑借自膨脹鎳鈦框架，實現(xiàn)無需開胸的瓣膜置換。初創(chuàng)公司卡普斯坦醫(yī)療（Capstan Medical）的機器人輔助心臟瓣膜置換系統(tǒng)，植入物也使用自膨脹鎳鈦合金。此外，還有Cro í Valve的三尖瓣修復植入物，V-Wave研發(fā)的用于心力衰竭治療的鎳鈦合金心房分流器等。

　　神經(jīng)醫(yī)學
　　在神經(jīng)醫(yī)學方面，腦機接口公司Synchro的鎳鈦合金支架Stentrode植入腦血管后，可通過捕捉神經(jīng)信號控制外部設備。臨床試驗顯示，憑借Stentrode，癱瘓患者可以靠“意念”打字。

　　支架和取栓支架
　　鎳鈦合金可應用于支架和取栓支架產(chǎn)品，例如：強生醫(yī)療用于清除缺血性腦卒中患者體內(nèi)血栓（血栓切除術）的Embotrap裝置；Retriever Medical的鎳鈦合金籃狀導管和正在研發(fā)的自膨脹式兒科支架；LimFlow SA研發(fā)的利用鎳鈦合金支架建立下肢血管旁路從而避免截肢的LimFlow系統(tǒng)。

　　高血壓與腎病治療
　　美敦力的Symplicity Spyral系統(tǒng)通過鎳鈦合金導管釋放射頻能量，可以阻斷過度活躍的腎交感神經(jīng)，實現(xiàn)降壓。該系統(tǒng)自2023年11月獲FDA批準后至2024年12月，已經(jīng)對一些高血壓患者進行了治療。
　　另一家初創(chuàng)公司Ablative Solutions設計了帶有鎳鈦合金微針的Peregrine腎去神經(jīng)支配導管系統(tǒng)，從而用酒精進行神經(jīng)消融，實施腎去神經(jīng)術。

　　2024年，醫(yī)療技術領域的許多重大交易均與鎳鈦合金相關，展現(xiàn)出了行業(yè)巨頭對核心技術的爭奪。
　　強生以17億美元收購V-Wave。V-Wave研發(fā)的鎳鈦合金心房分流器，可緩解心力衰竭患者心室壓力。收購完成后，強生直接切入千億元級心衰治療市場。
　　波士頓科學以11.8億美元收購Silk Road Medical。Silk Road Medical的TCAR（經(jīng)頸動脈血管重建）技術需要依靠鎳鈦合金支架。此次收購，使波士頓科學在神經(jīng)血管領域市場份額實現(xiàn)了提升。
　　愛德華生命科學通過收購Endotronix與JenaValve，將鎳鈦合金瓣膜技術納入麾下。2024年，其心臟瓣膜業(yè)務營收也實現(xiàn)了大幅度增長。
　　事實上，2023年末及2024年初，產(chǎn)業(yè)鏈上游的重大整合交易，已經(jīng)為后續(xù)行業(yè)發(fā)展奠定了基礎。
　　2023年10月，Resonetics以9億美元收購Memry和Smart Materials，掌控鎳鈦合金熔煉核心技術；2024年其醫(yī)用級鎳鈦諾的產(chǎn)能占全球40%。
　　2024年1月，Confluent與ATI合作擴產(chǎn)。兩家公司合力將鎳鈦合金熔煉周期從8周縮短至4周，以應對快速增長的導管與支架需求。
　　在之后的幾個月里，莊信萬豐（Johnson Matthey）以7億美元的價格將醫(yī)療器械組件業(yè)務出售給私募股權公司Montagu，成立了一家新的獨立鎳鈦合金器件生產(chǎn)公司。
　　同年晚些時候，MDC宣布收購基于鎳鈦合金的醫(yī)療組件制造商Lighteum。

　　目前，鎳鈦合金產(chǎn)品正在從“單一功能”向“智能響應”轉變。
　　2024年，MIT團隊開發(fā)出可隨pH值變化而自動變形的血管支架，未來或?qū)⒂糜诎邢蛩幬镝尫牛徊ㄊ款D科學利用機器學習優(yōu)化鎳鈦合金導管結構，使其膨脹形態(tài)誤差小于0.1毫米。
　　從心臟到大腦，從微創(chuàng)介入到智能響應，鎳鈦合金正在重新定義治療的邊界。然而，產(chǎn)能、成本與長期安全性問題，仍是需要面對的潛在挑戰(zhàn)。
　　供需失衡
　　2024年鎳鈦合金醫(yī)療組件需求增長25%，但熔煉產(chǎn)能僅提升12%。交貨周期的延長，迫使廠商加大庫存?zhèn)湄?。韋恩堡金屬公司曾表示，近年隨著市場需求激增，正在擴大產(chǎn)能。Confluent公司表示，未來3年醫(yī)用鎳鈦諾價格可能上漲30%。Resonetics公司也表示，醫(yī)用鎳鈦諾的交貨時間、價格正在發(fā)生變化。
　　監(jiān)管挑戰(zhàn)
　　盡管具有超彈性、形狀記憶性以及良好物理機械性與生物相容性的鎳鈦合金在介入醫(yī)療領域應用廣泛，但在生理環(huán)境中，鎳鈦合金被腐蝕會釋放鎳離子，可能導致過敏和慢性炎癥。同時，血液組分易吸附在帶正電的材料表面，造成血栓等問題。盡管目前尚未發(fā)現(xiàn)明確毒性，但由于鎳鈦合金長期植入可能釋放微量鎳離子，歐洲藥品管理局已要求廠商提交20年長期隨訪數(shù)據(jù)。部分患者群體（如鎳過敏者）的適用性仍是行業(yè)痛點。

      （來源：中國食品藥品網(wǎng)）