Miért rendelkeznek ilyen kiváló biokompatibilitással az orvosi minőségű titánrudakkal?

Az orvosi minőségű titánrudak elsősorban tiszta titán vagy titánötvözetekből készülnek, és egyedi fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. A titán egy könnyűfém, kb. 4,5 g/cm3 sűrűségű, amely sokkal alacsonyabb, mint az acél. Ez az orvosi alkalmazásokban könnyűvé teszi a titánrudakat, és csökkentheti a betegek terheit. A titán jó korrózióállósággal és magas hőmérsékleti ellenállással is rendelkezik, és stabil teljesítményt nyújt a durva környezetben.

Az orvosi minőségű titánrudak minden tulajdonsága közül azonban a biokompatibilitás kétségtelenül a legkritikusabb. A biokompatibilitás arra utal, hogy egy anyag azon képessége, hogy ne okozzon mellékhatásokat vagy elutasítást, amikor az emberi szövetekkel érintkeznek. Az emberi testbe beültetett orvostechnikai eszközök esetében a biokompatibilitás minősége közvetlenül kapcsolódik a műtét sikerességi sebességéhez és a beteg helyreállításának minőségéhez.

Az orvosi minőségű titánrudak kiváló biokompatibilitásának oka elsősorban a titán elem jellemzőinek és a titánötvözetek gondos kialakításának köszönhető.

A titán biológiailag inert fém, ami azt jelenti, hogy nem könnyű kémiailag reagálni az emberi környezet más anyagaival. Amikor a titánrudat beültetik az emberi testbe, akkor nem reagál kémiailag a környező szövetekkel, elkerülve ezzel a káros anyagok termelését és felszabadulását. Ez a bio-inertitás lehetővé teszi a titánrúd számára, hogy hosszú ideig stabilan létezzen az emberi testben anélkül, hogy a környező szövetek károsodása lenne.

Noha a tiszta titán bio-inert, ereje és szilárdsága nem felel meg egyes orvosi alkalmazások igényeinek. Ezért az orvosi minőségű titánrudak általában titánötvözetekből készülnek. A titánötvözeteket úgy készítik, hogy más fémelemeket (például alumínium, vanádium, molibdén stb.) Hozzáadnak a tiszta titánhoz, hogy javítsák annak erejét és szilárdságát. Ezeknek a hozzáadott elemeknek a típusait és tartalmát azonban finoman szabályozni kell annak biztosítása érdekében, hogy a titánötvözet fenntartsa a jó biokompatibilitást, miközben fenntartja a kiváló mechanikai tulajdonságokat.

Például a Ti-6AL-4V (TC4) egy általánosan használt orvosi titánötvözet, amely 6% alumíniumot és 4% vanádiumot tartalmaz. Ennek az ötvözetnek nemcsak nagy szilárdsága és jó keménysége van, hanem megőrzi a titán bioinert tulajdonságait is. Ezért a TC4 titánötvözetet széles körben használják orvostechnikai eszközök, például mesterséges ízületek és ortopédiai implantátumok gyártásában.

Az anyag tulajdonságain kívül az orvosi minőségű titánrudak felszíni kezelése szintén fontos hatással van a biokompatibilitására. A gyártási folyamat során a titánrúd felülete általában kezelések sorozatán megy keresztül, például őrlés, polírozás, pácolás stb., Hogy eltávolítsa az oxidréteget és a felszínen lévő szennyeződéseket, és javítsa a felületet és a síkosságot. Ezek a kezelési intézkedések csökkenthetik a titánrúd és a környező szövet közötti súrlódást és irritációt, ezáltal csökkentve az elutasítás kockázatát.

Ezenkívül néhány fejlett felszíni kezelési technológiát (például eloxálást, mikro-ív-oxidációt stb.) Sűrű oxidfilmet képezhetnek a titánrúd felületén. Ez az oxidfilm nemcsak javíthatja a titánrúd korrózióállóságát és kopásrezisztenciáját, hanem tovább javítja annak biokompatibilitását. Például az eloxálás porózus -oxid -fóliát képezhet a titánrúd felületén, és ezek a pórusok adszorbeálhatják a bioaktív molekulákat (például fehérjék, növekedési faktorok stb.), Ezáltal elősegítve a környező szövetek növekedését és javítását.

Kiváló biokompatibilitásának köszönhetően, orvosi minőségű titánrudak széles körben használták az orvosi területen. Az alábbiakban néhány tipikus alkalmazási forgatókönyv található:

A mesterséges ízületek az orvosi minőségű titánrudak egyik fontos alkalmazási területe. Függetlenül attól, hogy mesterséges ízületek, például csípőízületek, térdízületek vagy vállcsuklók gyártása, a titánrudak stabil szerkezeti támasztást nyújthatnak. Kiváló biokompatibilitása lehetővé teszi a titánrudak számára, hogy hosszú ideig együtt éljenek az emberi csontokkal, anélkül, hogy mellékhatásokat okoznának, ezáltal biztosítva az ízületi funkciók visszanyerését és a betegek mobilitásának javulását.

Az ortopédiai műtét során a titánrudakat széles körben használják a belső rögzítőberendezések, például a csontlemezek és a csont körmök előállításában. Ezek az eszközök segítenek a csontok helyreállításában a normál alakjuk és funkciójuk helyreállításában a törés helyének rögzítésével. A titánrudak könnyű súlya és nagy szilárdsága lehetővé teszi, hogy ezek az eszközök csökkentsék a betegek terheit, miközben biztosítják a megfelelő szilárdságot, ami elősegíti a posztoperatív gyógyulást. Ezenkívül a titánrudak korrózióállósága és jó rugalmassága biztosítja azt is, hogy a műszerek stabil teljesítményt tartsanak a többszörös tisztítás és fertőtlenítés után.

A fogászat területén a titánrudakat is használják a fogimplantátumok fő anyagának. Viszonylag alacsony sűrűségű és nagy szilárdságú tulajdonságai nemcsak jó mechanikai támogatást nyújthatnak, hanem csökkenthetik a beteg kellemetlenségét a műtét után. Ugyanakkor a titánrudak biokompatibilitása biztosítja a fogászati ​​implantátumok és a környező szövetek közötti jó integrációt is.

A fenti mezők mellett az orvosi minőségű titánrudakat széles körben használják különféle orvostechnikai eszközök gyártásában. Például a titán vaszkuláris varrás tűk, a sternális varratok és más eszközök fontos szerepet játszanak a szívműtétben; A titán elektródok, például az elektrokardiográfiákban történő felhasználása javítja a diagnózis pontosságát; és a titán tenyésztési erek használata in vitro tenyésztési gépekben stabilabb kísérleti környezetet biztosít az orvosbiológiai kutatáshoz.