въвеждам
Металните материали отдавна са въведени в живота на хората. Съвременните биомедицински функционални материали започват през 30-те години на миналия век. Първоначално неръждаемата стомана е разработена за импланти и медицински приложения. Вторият материал е сплав на базата на кобалт. Около 60-те години на миналия век титанът и неговите сплави следват като последно поколение метални биоматериали. От самото си създаване титанът е известен като чудотворен метал и е получил широко внимание.
Какво прави титана толкова специален?
Като преходен метал титанът има характеристиките на ниска плътност и висока якост. Той е устойчив на корозия при различни условия. Най-важното е, че титанът е инертен и не се влияе от телесните течности и тъкани. Това са така наречената биосъвместимост и устойчивост на корозия. Те са основно изискване за медицински приложения.
Таблица 1 описва основните свойства на титан, неръждаема стомана и кобалтови сплави. Титанът има минимална плътност от 4,51 g/cm-3, докато неръждаемата стомана има плътност от 8 g/cm-3. При сравнима якост на опън, титанът завършва с по-високо съотношение на якост към плътност от 76 kN m/kg. 20 процента по-висока от неръждаемата стомана (якост/плътност 63 kN m/kg). Стойността на модула на еластичност на титана е само половината от тази на конвенционалната неръждаема стомана и кобалтови сплави. По-близо е до човешкия скелет. Титанът също е неферомагнитен и има ниско топлинно разширение и електрическа проводимост.
Титанът и неговите сплави имат някои от най-полезните свойства, които ги направиха изключително успешни в ортопедията, имплантите и хирургическите инструменти. Standard Titanium Co. е производител и доставчик на титанови и медно-никелови метални валцовъчни мелници и готови продукти, обхващащи най-широката гама от продукти за валцоване, класове и размери.
Standard Titanium Co. се намира в китайския производствен център на титан, като предлага на пазара най-ниските цени и най-високите стандарти за металостроене. Убедени сме, че не можем да бъдем победени по отношение на цена и качество, и пуснахме гаранцията за обещание за цена. Клиентите по целия свят избират Standard Titanium като техен доверен и надежден доставчик на титанови и медно-никелови мелници и готови продукти.
Изкуствени стави и медицински импланти
Световното население застарява. Сега живеем много активен живот и желаем да живеем по-дълго. Нараняванията от тежки физически натоварвания, пътно движение и други произшествия са в изобилие. Очевидно търсенето на изкуствени стави нараства. Титанът и неговите сплави обикновено се използват при производството на имплантируеми устройства като: изкуствени тазобедрени стави, изкуствени колене, костни пластини, винтове за фиксиране на фрактури, протези на сърдечни клапи, пейсмейкъри и изкуствени сърца. В световен мащаб повече от 100 милиона пациенти получават заместваща терапия всяка година и повече от 1,000 тона титан се имплантират на пациентите.
Механично тези метални импланти трябва да придобият форма и да останат функционални по време на употреба. Ежедневните ни дейности включват огъване, усукване, стискане и мускулни контракции. Тези изкуствени части не трябва да се разграждат, когато са подложени на умора, износване и ударни натоварвания. Титанът е с 50 процента по-лек от неръждаемата стомана и има 20 процента по-високо съотношение якост/плътност. Той е по-лек и по-силен. Когато се имплантира в човешкото тяло, намалява натоварването на тялото. Пациентът ще се почувства по-гъвкав и активен. Ще има натиск между изкуствената част и човешкото тяло. Така нареченото междуфазово напрежение се причинява от несъответствието на модула на еластичност. Както може да се види от таблица 1, модулът на еластичност на титана е най-ниският сред трите материала. Механичната съвместимост на титановите импланти с човешката кост е много по-добра.
Физиологично тялото отхвърля чужди предмети. Когато неръждаема стомана и ко-сплави се използват като биоматериали, възпаление, зачервяване и сърбеж често се наблюдават клинично след операция по имплантиране. Титанът и титановите сплави са добре известни биологично инертни метални материали. Те имат отлична устойчивост на корозия в потапяната среда на човешка кръв. Той е много устойчив на човешка кръв и тъкани, осигурявайки добра съвместимост. На практика няма замърсяване и алергични реакции, което значително подобрява възстановяването на пациента. Това е основата за широкото приложение на титана.
Като цяло, търговски чист титан (Cp Ti) се счита за най-добрия кандидат, тъй като чистият титан има най-добра биосъвместимост. Но Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr и Ti-6 Al-4V ELI сплавите също се използват широко в медицинските импланти. Разгледайте нашия уебсайт, за да се информирате за нашите разнообразни предложения!
Ортопедично оборудване
Основната задача на ортопедията е да коригира деформациите на скелета. Усуканото тяло се нуждае от външна сила, за да му помогне да се върне в нормалното си положение. Ортопедичните устройства трябва да осигуряват силна опора и да запомнят правилната форма на тялото. В допълнение към устойчивостта на износване и корозия, уникалното свойство, което се изисква тук, е паметта на формата. Титаниево-никеловите сплави с памет на формата съчетават силна здравина и свойства за памет. Понастоящем общите костни пластини, интрамедуларните нокти, вътрешната фиксация на мандибулата и корекцията на сколиозата са направени от титаниево-никелови сплави.
зъбен имплант
Зъбните импланти са малко по-различни. Има три вида зъбни импланти: остеоинтегрирани, мини-импланти за ортодонтско закрепване и зигоматични. Титанът е използван като зъбни корони, щифтове за коронки, фиксирани мостове, порцеланови мостове, свързани мостове, задържащи пръстени за протези, бази, свързващи устройства и подсилващи устройства. Почти всички метални части на протези са покрити с титан.
Нека започнем с типична остеоинтеграция. Първо, лекарят ще постави "корен" или "семе" в челюстната кост. След като се утаи, надстройката на зъба ще се присъедини към импланта. Тогава върху него ще израснат нови зъби. Това е разликата между медицинските импланти и зъбните импланти. Медицинските импланти са заместители на повредена твърда тъкан или „лепило“ или „винтове“ за свързване на счупена твърда тъкан. Но зъбните импланти помагат на новите структури да растат. Колко очарователно!
Тази "лесна" процедура изисква отлична биосъвместимост и термични свойства. Когато пиете супа и ядете сладолед, хората могат да се чувстват горещи и студени, но тези чувства идват от устата, а не от зъбите. Здравите зъби не изпитват никакво дразнене.
Титанът има много ниско термично разширение. Когато титаниевият имплант се използва като „корен“, той не се разширява или свива в устата на човек. Новообразуваният зъб ще остане там, където трябва да бъде. Топлопроводимостта на титана е много ниска, само 1/5 от неръждаема стомана, 1/3 от алуминия и 1/2 от медта. Когато се използва като корона, тя не се прехвърля в реалната структура на зъба. Титанът предпазва пулпата от топлина и студ.
В областта на стоматологията, прецизното леене на титан има характеристиките на висока точност на размерите, без мехурчета и без кухини на свиване. В момента 4 вида търговски чист титан (Cp Ti) се използват изключително за зъбни импланти. Те са от 1 до 4 по ASTM. Всички те имат ниски нива на електронна проводимост, висока устойчивост на корозия, термодинамично състояние при физиологично pH, ниска склонност към образуване на йони във водна среда и изоелектрични точки на оксиди на 5-6.
От ниво 1 до 4 чистотата намалява и силата се увеличава. Титанът от степен 2 е най-популярната звезда в приложенията за импланти. Неговата минимална граница на провлачване от 275 MPa е сравнима с тази на отгрявани аустенитни неръждаеми стомани. Титанови сплави могат да се използват и когато се изисква по-висока якост. Сплави като Ti-6Al-4V също се използват в различни случаи.
Хирургически инструменти
При разработването на хирургически инструменти първото поколение е въглеродна стомана и нейните характеристики вече не могат да отговарят на изискванията за клинична употреба след галваничното покритие. Често причинява инфекция. Второто поколение е аустенитна неръждаема стомана, но съдържанието на хром е токсично и оказва известно въздействие върху човешкото тяло.
При производството на хирургически инструменти механичните свойства и пластичността са първите въпроси, които трябва да се вземат предвид. Металът трябва да има известна пластичност, за да поддържа желаната форма без дефекти. Някои основни хирургически инструменти са дълги и тънки, като скалпели, форцепси и ножици. За да се осигури безопасна работа, инструментът изисква определена сила. Те трябва да са достатъчно здрави и да не се счупват по време на операцията. Минималният модул, необходим за хирургически инструменти, е 100 GPa. Модулът на титана е 116 GPa.
По време на хирургични процедури инструментите са директно изложени на жива тъкан. Необходима е устойчивост на корозия, биосъвместимост и магнитни свойства. Титанът не е токсичен за човешката тъкан. Не предизвиква никакъв имунен отговор. Операционните зали понякога са изложени на магнитни полета. Например, ЯМР произвежда магнитно поле от около 1,5 Тесла. Това магнитно поле може да повлияе на хирургически инструменти по редица начини, включително: нежелано движение, причинено от взаимодействия на магнитно поле (т.е. ефекти на ракети), нагряване на инструмента поради радиочестотно (RF) отлагане на мощност и фотография, свързана с използването на инструмента. Титанът е немагнитен, за да гарантира безопасна работа. Неговите немагнитни свойства също елиминират заплахата от повреда на малката и чувствителна имплантирана електроника.
След операцията процесът на стерилизация се извършва под високотемпературна гореща пара. За почистване на бактерии и инфекции се използват различни почистващи препарати. След многократно почистване размерът на инструмента не се променя и качеството на повърхността не се влияе. Износването също трябва да е минимално. Хирурзите се нуждаят от инструменти, които работят всеки път, когато се използват. Титанът и титановите сплави имат добра устойчивост на корозия. Работният температурен диапазон е от 150 o C до 500 o C.
Не на последно място, лекото тегло на титана го прави особено подходящ за микрохирургия. Леките хирургически инструменти могат да намалят умората на хирурга, особено по време на продължителни процедури.
В областта на медицинските изделия медицинският титан и титанови сплави са висококачествени метални материали и се използват широко. Лазерните електроди, бормашини и щипци обикновено са изработени от титан.
