Titan za medicinsko uporabo

Kaj je Titanium?

Materiali iz titana se že dolgo uporabljajo v vsakdanjem življenju. Trideseta leta prejšnjega stoletja so bila začetek sodobnih biomedicinskih funkcionalnih materialov. Sprva je bilo nerjavno jeklo razvito za uporabo v medicini in vsadkih. Zlitina iz kobalta je drugi material. Titan in njegova zlitina sta okoli šestdesetih let prejšnjega stoletja postala najnovejša generacija kovinskih biomaterialov. Od svojega najbolj nepozabnega videza je bil titan prikazan kot čudežna kovina in je dobil široka razmišljanja.

Zakaj je titan tako edinstven?

Titanje prehodna kovina z visoko trdnostjo in nizko gostoto. V različnih pogojih je odporen proti koroziji. Zlasti titan je latenten in odporen na telesne tekočine in tkiva. To sta domnevna biokompatibilnost in oviranje uživanja. So bistvene zahteve za uporabo v medicini.

Osnovne lastnosti titana, nerjavnega jekla in kobaltove zlitine so opisane v tabeli 1. Najmanjša gostota je 4,51 g/cm-3 za titan, medtem ko je največja gostota 8 g/cm-3 za nerjaveče jeklo. Titan ima veliko višje razmerje med trdnostjo in gostoto 76 kNm/kg za enako natezno trdnost. S trdnostjo/gostoto 63 kNm/kg je za 20 odstotkov močnejši od nerjavečega jekla. Vrednost modula elastičnosti titana je le polovica vrednosti kobaltove zlitine in običajnega nerjavnega jekla. Bistveno bolj je podobna človeški kosti. Poleg tega ima titan majhno toplotno razteznost in prevodnost, zaradi česar ni feromagneten.

Titan in njegov kompozit imata zelo uporabne lastnosti, zaradi katerih sta dosegla ogromen rezultat pri zdravju mišic, vložkih in skrbnih poljih instrumentov. Baoji city Changsheng titanium co. ltd je proizvajalec in dobavitelj titana in Cu-Ni kovinskih mlin in končnih izdelkov v najobsežnejšem obsegu razredov, dimenzij in mlin izdelkov.

Najnižje cene in najvišje inženirske standarde za kovine ponuja trgu baoji city changsheng titanium co. ltd, ki se nahaja v središču kitajske proizvodnje titana. Prepričani smo, da ne moremo biti najboljši pri stroških in kakovosti, zato smo predstavili našo garancijo stroškov. Titan je najprimernejša izbira dobaviteljev titana in CuNi mlinov ter končnih izdelkov po vsem svetu.

Kakšna je gostota titana?

Ker ga je težje pridobivati, kovinski titan ni tako dostopen kot železo, zato so njegove uporabe običajno specializirane. Lastnosti kovinskega titana so izjemno dragocene. Podobno kot aluminij tvori tanko zaščitno oksidno plast, ki preprečuje korozijo, zaradi česar je praktično inerten. Titanove zlitine so pomembne za letalsko in vesoljsko industrijo, ker imajo gostoto 4,5 grama na cm3, kar je bistveno nižje od gostote železa. Uporabili so ga za izdelavo velikega števila SR-71 Blackbird, ki je bilo najhitrejše letalo s posadko na svetu. Uporabili so ga tudi za izdelavo številnih motorjev in ogrodij velikih potniških letal, kot so Airbusi in 747.

Zaradi odpornosti na morsko vodo se ta kovina uporablja v pomorskih aplikacijah, kot so propelerske gredi. Govori se tudi, da so ga Rusi uporabljali za izdelavo podmornic. Titan ni strupen in ga telo ne izloči. Ker se povezuje tudi s kostmi, se uporablja pri kirurških posegih, kot so zobni vsadki in nadomestki sklepov, zlasti kolčnih sklepov.

Zakaj se titan uporablja za vsadke?

Trg zobnih vsadkov, ki je po vsem svetu ocenjen na približno 4,6 milijarde USD, je odprl vrata možnosti ponovne vzpostavitve zdravja in funkcije pacientovih zob [6]. Zaradi svoje biokompatibilnosti in nizke cene so titanovi vsadki najpogosteje uporabljen material na trgu.

Titan je bioinerten material, ki praktično ne povzroča škodljivih učinkov na obkrožajoče tkivo. Vendar pa se kljub opisu materiala številnih inherentnih prednosti ne uspe dobro vključiti v kost in gingivalno tkivo brez ustrezne površinske obdelave, kar lahko povzroči okvaro implantata. Slaba osteointegracija je vzrok za te okvare, ki vplivajo na stabilnost vsadka v kosti in lahko povzročijo razvoj okužb in vnetnih procesov v obimplantatnem prostoru [7]. Različne površinske obdelave za preprečevanje nastajanja škodljivih bakterijskih biofilmov in izboljšanje osteointegracije se proučujejo kot način za zmanjšanje teh težav. Nanotehnologija je ustvarila pozitivne učinke v zobozdravstvu, saj ima možnost dobave površin z določeno geografijo in sintetičnega kosa za delo na biokompatibilnih lastnostih materialov.

Ali je kirurški titan magneten?

Kovinski vsadki so še posebej občutljivi na tveganja migracije vsadka in segrevanja, ki ga povzroča radiofrekvenčna (RF), oba pa lahko poškodujeta okoliško tkivo, ker stroji MRI uporabljajo močne magnete [11].

Študije kažejo, da na vsadke, ki so varno pritrjeni na kost, premik, ki ga povzroči MRI, ne vpliva [1,12]. Zaradi pomanjkanja stalnih pregledov rentgensko slikanje ni priporočljivo v zgodnjem pooperativnem obdobju pri bolnikih z nevpletenimi vstavki, kot so kodri, kanali in stenti [6]. Ker so vrtinčni tokovi vsadka vzporedni s statičnim magnetnim poljem optičnega bralnika, je RF segrevanje teoretično možno. V vsakem primeru so vse partnerske študije odkrile, da je ta temperaturna sprememba nepomembna, kar dokazuje, da so skrbi glede poškodb tkiva zaradi RF segrevanja neupravičene.

Artefakti slike, ki jih povzročajo kovinski vsadki, lahko povzročijo napačno razlago rezultatov. Z optimizacijo parametrov skeniranja in spreminjanjem impulznih zaporedij magnetne resonance lahko tehnološki napredek zmanjša popačenje slike. Zdravniki morajo upoštevati prednosti slikanja in možnost popačenja slike, ki ga povzroči vsadek, ko se odločajo, ali bodo pri bolnikih izvajali MRI ali ne.

Magnetno polje MRI ne vpliva na titan, ker je paramagnetni material. MRI se lahko varno uporablja pri bolnikih z vsadki, saj obstaja zelo nizko tveganje za zaplete zaradi vsadkov. Vendar pa se zlitine uporabljajo za izdelavo titanovih plošč, ki se uporabljajo v kraniofacialnem predelu. Ker na učinke MRI vpliva delež sestavin zlitine, so potrebne natančnejše raziskave.

Ponarejeni sklep in klinični vložek

Skupna populacija v letih napreduje. Že danes želimo živeti dlje in živeti zelo aktivno. Vse nesreče, povezane s športom, prometom in druge vrste, povzročijo poškodbe. Jasno je, da se zanimanje za ponarejene sklepe še naprej razvija. Titan in njegovi kompoziti so bili običajno uporabljeni za izdelavo vgradnih pripomočkov, na primer kostnih plošč, vijakov za pritrditev zlomov, protez srčnih zaklopk, srčnih spodbujevalnikov in umetnih src so vsi primeri umetnih sklepov. Več kot 100 milijonov bolnikov po vsem svetu letno prejme nadomestno terapijo, v telo pacientov pa se vstavi več kot 1,000 tone titana.

Te kovinske vsadke je treba mehansko oblikovati na določen način, da ohranijo svoje funkcije med uporabo. Med vsakodnevnimi aktivnostmi upogibamo, zvijamo, stiskamo in krčimo mišice. Ko so izpostavljeni obremenitvam, obrabi in udarcem, se ti umetni deli ne smejo pokvariti. Titan je 50 odstotkov lažji od nerjavečega jekla in ima 20 odstotkov višje razmerje med trdnostjo in gostoto. Je močnejši in lažji. Ko se vgradi v človeško telo, bo zmanjšal telesne obremenitve. Pacienti se bodo lahko bolj svobodno gibali. Med umetnim delom in človeškim telesom bo napetost. Neskladje v modulu elastičnosti je tisto, kar vodi do tako imenovane mejne napetosti. Iz tabele 1 lahko vidimo, da ima titan najmanjši modul prožnosti med temi tremi materiali. Titanov vsadek in človeška kost sta veliko bolj mehansko kompatibilna.

Fiziološko telo zavrača neznane dele. Po operaciji vsaditve se pogosto pojavi klinično vnetje, rdečina in srbenje, ko se kot biomateriali uporabljajo nerjaveče jeklo in kozlitine. Titan in njegove zlitine so znani po svoji biološki inertnosti. So izjemno odporni proti koroziji v okolju potapljanja človeške krvi. Na splošno dobro nasprotuje človeški krvi in ​​celičnemu tkivu, kar zagotavlja veliko podobnost. Kontaminacije in neugodno občutljivih odzivov praktično ni, kar izredno vpliva na okrevanje bolnikov. Na tem temeljijo številne aplikacije Titana.

Zaradi svoje vrhunske biokompatibilnosti komercialno čisti titan (Cp Ti) na splošno velja za najboljšega kandidata. Vendar zlitine ELI Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr in Ti{ {6}}Al-4V se obširno uporablja tudi v medicinskih vsadkih. Pravzaprav si oglejte našo spletno stran in povprašajte o naših različnih izdelkih!

Oprema za ortopedijo Zdravljenje kostnih deformacij je primarni cilj ortopedije. Da bi se zvito telo vrnilo v normalen položaj, je potrebna zunanja sila. Oprema za zdravje mišic bi morala nuditi trdno podporo in priklicati pravo stanje telesa. Razen obstrukcije obrabe in nasprotovanja eroziji je tu pričakovana nova lastnost spomin oblike. Zlitine s spominom oblike iz titana in niklja imajo visoko trdnost in spominske lastnosti. Ti-Ni zlitina se trenutno uporablja za izdelavo običajnih kostnih plošč, intramedularnih žebljev, notranje fiksacije mandibule, korekcije skolioze in drugih podobnih naprav.

Zobni vsadki imajo svoje posebne značilnosti. Obstajajo tri vrste zobnih vsadkov: zigomatični, oseointegrirani in mini vsadek za ortodontsko sidrišče. Titan se uporablja kot krone, kronski žeblji, fiksni razponi, porcelanasti razponi, cementni razponi, obroči za držanje zobnih nadomestkov, podstavki, vmesniški pripomočki in pripomočki za utrjevanje. Titan je bil uporabljen za pokrivanje skoraj vseh kovinskih komponent zobnih protez.

Začnimo s standardno osteointegracijo. Zdravnik bo najprej v čeljustno kost vstavil »korenino« ali »seme«. Ko se umiri, se nadgradnja zoba poveže z vsadkom. Po tem se bo na vrhu razvil nov zob. Tukaj je kontrast med kliničnim in zobnim vsadkom. Medicinski vsadek je "lepilo" ali "vijak", ki se uporablja za povezovanje zlomljenega trdega tkiva ali nadomestilo za poškodovano trdo tkivo. V vsakem primeru je zobni vložek pomagal pri razvoju novega dizajna. Kako intrigantno!

Ta "preprost" postopek zahteva odlične toplotne in biokompatibilne lastnosti. Med pitjem juhe in uživanjem zamrznjenega jogurta se bodo posamezniki počutili vroče in mrzle, vendar ti občutki izvirajo iz ust in ne iz zob. Za zdravo ne bo nobene stimulacijezobje.

Titan se pri segrevanju zelo malo razširi. Na točki, ko se vložek na osnovi titana uporablja kot "korenina", ne bo rasel ali se skrčil v ustih posameznika. Nedavno uokvirjen zob bo ostal tam, kjer bi moral biti. Titan ima le petino toplotne prevodnosti nerjavnega jekla, tretjino aluminija in polovico bakra. Ko se uporablja kot krona, se ne bo oprijel strukture dejanskih zob. Zobno pulpo lahko s titanom zaščitimo pred toplotnimi in hladnimi dražljaji.

Titan za natančno litje se uporablja v zobozdravstvu, ker ima visoko dimenzijsko natančnost, brez krčenja in brez mehurčkov. Od zdaj se 4 finančno neoporečni titan (Cp Ti) edinstveno uporabljajo za zobne aplikacije. V razredu ASTM se gibljejo od 1 do 4. Vsi imajo nizko stopnjo elektronske prevodnosti, visoko odpornost proti eroziji, termodinamično stanje pri fizioloških vrednostih pH, ​​nizko nagnjenost k razporeditvi delcev v tekočih pogojih in izoelektrično točko oksida 5-6.

Čistost se med 1. in 4. stopnjo zmanjša, trdnost pa poveča. Titan stopnje 2 je najbolj znana zvezda za uporabo v zobnih vsadkih. Ima najmanjšo mejo tečenja 275 MPa, kar je enakovredno kaljenim avstenitnim kaljenim jeklom. Kadar je potrebna večja trdnost, se lahko uporabi tudi kombinacija titana. Tudi druge zlitine, kot je Ti-6Al-4V, se uporabljajo v različnih kontekstih.

Kirurški instrumenti

Prva generacija kirurških instrumentov je bila izdelana iz ogljikovega jekla, vendar njihova zmogljivost ni bila na ravni klinične uporabe po galvanizaciji. Pogosto vodi do okužbe. Nerjaveče jeklo druge generacije je avstenitno, vendar je vsebnost kroma strupena in ima nekatere učinke na telo.

Mehanske lastnosti in duktilnost so prve stvari, ki jih je treba upoštevati pri izdelavi kirurških instrumentov. Prednost kovine je posebna fleksibilnost, da sledi zahtevani obliki brez predajanja. Skalpeli, pincete in škarje so primeri osnovnih kirurških instrumentov, ki so dolgi in tanki. Za varno delovanje instrumenta je potrebna določena količina moči. Biti morajo dovolj intenzivni in se med medicinskim posegom ne zlomiti. Za kirurške instrumente je minimalni zahtevani modul 100 GPa. Modul titana je 116 GPa.

Med dejavnostjo medicinskega postopka so instrumenti neposredno predstavljeni živemu tkivu. Treba je imeti odpornost proti koroziji, biokompatibilnost in magnetne lastnosti. Titan je nestrupen za človeško tkivo. Ne bo povzročil nobene neobčutljive reakcije. V operacijski sobi se občasno pojavijo magnetna polja. Rentgenski žarki na primer ustvarijo privlačno polje okoli 1,5 tesla. To privlačno polje lahko vpliva na previdne instrumente na različne načine, vključno s: škodljivim gibanjem, ki ga povzroči medsebojno delovanje magnetnih polj (učinek izstrelka), toploto instrumentov, ki jo povzroča odlaganje radiofrekvenčne (RF) moči, in z instrumenti povezano fotografijo Titan je neprivlačna, zanesljiva blaginja dejavnosti. Ker ni magneten, tudi odpravlja možnost poškodbe občutljivih elektronskih vsadkov.

Sterilizacija se izvaja z vročo paro pri visoki temperaturi po operaciji. Za čiščenje mikrobov in bolezni se uporabljajo različna čistila. Velikost in kakovost površine instrumenta se po večkratnem čiščenju ne smeta spremeniti. Poleg tega bi moralo biti malo škode. Vsakič, ko kirurg uporabi instrument, ga potrebuje za pravilno delovanje. Odpornost proti koroziji titana in titanovih zlitin je odlična. Nenazadnje je titan zaradi majhne teže idealen za mikrokirurgijo. Delovna temperatura se lahko giblje od 150 do 500 stopinj Celzija. Utrujenost kirurga je mogoče zmanjšati z uporabo lahkih kirurških instrumentov, zlasti pri dolgotrajnih posegih.

Medicinski titan in titanove zlitine so visokokakovostne kovine, ki se pogosto uporabljajo v medicinski opremi. Laserske katode, zobni svedri in klešče so pogosto izdelani iz titana.

Baoji City Changsheng Titanium Co., Ltd. je vodilni proizvajalec in dobavitelj, ki ponuja individualizirane rešitve za široko paleto aplikacij. Z vami tesno sodelujemo na vseh stopnjah proizvodnega procesa, da zagotovimo, da končni izdelek ustreza vašim zahtevam. Kontaktirajte nas ali takoj zahtevajte ponudbo, če želite izvedeti več.

Reference: https://www.rsc.org/periodic-table/element/22/titanium

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9104688/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6369045/