Zastosowanie medyczne Tytan

Co to jest tytan?

Materiały tytanowe są stosowane w życiu codziennym od dawna. Lata trzydzieste XX wieku to początek nowoczesnych biomedycznych materiałów funkcjonalnych. Początkowo stal nierdzewną opracowano do zastosowań medycznych i implantologicznych. Drugim materiałem jest stop kobaltu. Około lat 60. XX wieku tytan i jego stopy stały się najnowszą generacją biomateriałów metalicznych. Od czasu swojego najbardziej pamiętnego wyglądu tytan był przedstawiany jako cudowny metal i zyskał szerokie zainteresowanie.

Dlaczego tytan jest tak wyjątkowy?

Tytanjest metalem przejściowym, który ma wysoką wytrzymałość i niską gęstość. W różnych warunkach jest odporny na korozję. W szczególności tytan jest utajony i odporny na płyny ustrojowe i tkanki. Są to rzekoma biokompatybilność i przeszkoda w konsumpcji. Są to podstawowe wymagania dotyczące zastosowań w medycynie.

Podstawowe właściwości tytanu, stali nierdzewnej i stopu kobaltu przedstawiono w tabeli 1. Najniższa gęstość wynosi 4,51 g/cm{4}} dla tytanu, a najwyższa 8 g/cm{6}} dla Stal nierdzewna. Tytan ma znacznie wyższy stosunek wytrzymałości do gęstości wynoszący 76 kNm/kg przy tej samej wytrzymałości na rozciąganie. Przy wytrzymałości/gęstości 63 kNm/kg jest o 20 procent mocniejszy niż stal nierdzewna. Wartość modułu sprężystości tytanu jest tylko o połowę mniejsza niż w przypadku stopu kobaltu i konwencjonalnej stali nierdzewnej. Znacznie bardziej przypomina ludzką kość. Ponadto tytan ma niską rozszerzalność cieplną i przewodność, co czyni go nieferromagnetycznym.

Tytan i jego kompozyt mają najbardziej przydatne właściwości, dzięki czemu mają ogromny wpływ na zdrowie mięśni, wkładki i delikatne pola instrumentu. Baoji City Changsheng Titan Co. ltd jest producentem i dostawcą młynów do metalu tytanu i Cu-Ni oraz gotowych produktów w najbardziej wszechstronnym zakresie gatunków, wymiarów i produktów walcowanych.

Najniższe ceny i najwyższe standardy inżynieryjne dla metali są oferowane na rynku przez baoji city changsheng titanium co. ltd, która znajduje się w samym sercu chińskiej produkcji tytanu. Pewni, że nie możemy zostać pokonani pod względem kosztów i jakości, przedstawiliśmy naszą gwarancję kosztów. Tytan jest preferowanym wyborem dostawców młynów tytanowych i CuNi oraz gotowych produktów na całym świecie.

Jaka jest gęstość tytanu?

Ponieważ ekstrakcja tytanu jest trudniejsza, metaliczny tytan nie jest tak przystępny cenowo jak żelazo, dlatego jego zastosowania są zazwyczaj specjalistyczne. Właściwości tytanu metalicznego są niezwykle cenne. Podobnie jak aluminium, tworzy cienką ochronną warstwę tlenku, aby zapobiec korozji, dzięki czemu jest praktycznie obojętny. Ponieważ ma gęstość 4,5 grama na cm3, czyli znacznie mniej niż żelazo, stopy tytanu są ważne dla przemysłu lotniczego. Był używany do produkcji wielu samolotów SR{3}} Blackbird, który był najszybszym samolotem załogowym na świecie. Był również używany do produkcji wielu silników i płatowców dużych samolotów pasażerskich, takich jak Airbusy i 747.

Ze względu na swoją odporność na wodę morską metal ten jest używany w zastosowaniach morskich, takich jak wały napędowe. Mówi się też, że Rosjanie używali go do budowy okrętów podwodnych. Tytan nie jest trujący i nie jest usuwany przez organizm. Ponieważ łączy się również z kością, był stosowany w zabiegach chirurgicznych, takich jak implanty zębów i protezy stawów, zwłaszcza stawów biodrowych.

Dlaczego tytan jest używany do implantów?

Światowy rynek implantów dentystycznych, którego wartość szacuje się na około 4,6 miliarda dolarów, otworzył drzwi możliwości przywrócenia pacjentowi zdrowia i funkcji uzębienia [6]. Ze względu na biokompatybilność i niski koszt implanty tytanowe są najczęściej stosowanym materiałem na rynku.

Tytan jest materiałem bioobojętnym, inicjującym praktycznie nieszkodliwy wpływ na otaczającą tkankę. Jednak pomimo opisu wielu nieodłącznych zalet materiału, nie integruje się on dobrze z kością i tkanką dziąseł bez odpowiedniej obróbki powierzchni, co może skutkować niepowodzeniem implantu. Słaba osteointegracja jest przyczyną tych niepowodzeń, które wpływają na stabilność implantu w kości i mogą skutkować rozwojem infekcji i procesów zapalnych w przestrzeni okołowszczepowej [7]. Badane są różne sposoby obróbki powierzchni, aby zapobiec tworzeniu się szkodliwych biofilmów bakteryjnych i poprawić osteointegrację jako sposób na ograniczenie tych problemów. Nanotechnologia przyniosła pozytywne efekty w stomatologii, mając możliwość dostarczania powierzchni o określonej geografii i syntetycznego kawałka do pracy nad biokompatybilnymi właściwościami materiałów.

Czy chirurgiczny tytan jest magnetyczny?

Implanty metalowe są szczególnie podatne na ryzyko migracji implantu i nagrzewania wywołanego częstotliwością radiową (RF), które mogą potencjalnie uszkodzić otaczającą tkankę, ponieważ maszyny MRI wykorzystują silne magnesy [11].

Zgodnie z badaniami implanty, które są bezpiecznie przymocowane do kości, nie podlegają przemieszczeniu wywołanemu przez MRI [1,12]. Ze względu na brak bieżących badań nie zaleca się wykonywania zdjęć rentgenowskich we wczesnym okresie pooperacyjnym u pacjentów z niezajętymi osadami, takimi jak loki, kanały i stenty [6]. Ponieważ prądy wirowe implantu są równoległe do statycznego pola magnetycznego skanera, ogrzewanie RF jest teoretycznie możliwe. W każdym razie wszystkie badania partnerów wykazały, że ta zmiana temperatury nie ma znaczenia, pokazując, że obawy o uszkodzenie tkanek spowodowane ociepleniem RF są nieuzasadnione.

Artefakty obrazu spowodowane przez metalowe implanty mogą powodować błędną interpretację wyników. Dzięki optymalizacji parametrów skanowania i modyfikacji sekwencji impulsów rezonansu magnetycznego postęp technologiczny może zmniejszyć zniekształcenia obrazu. Lekarze muszą wziąć pod uwagę zalety obrazowania, jak również możliwość zniekształcenia obrazu wywołanego przez implant, przy podejmowaniu decyzji o wykonaniu rezonansu magnetycznego u pacjentów.

Pole magnetyczne MRI nie ma wpływu na tytan, ponieważ jest to materiał paramagnetyczny. MRI można bezpiecznie stosować u pacjentów, którzy mają implanty, ponieważ ryzyko powikłań spowodowanych przez implanty jest bardzo niskie. Stopy są jednak używane do wykonania płytek tytanowych, które są stosowane w obszarze twarzoczaszki. Ponieważ na efekty MRI wpływa proporcja składników stopu, wymagane są dokładniejsze badania.

Fałszywe połączenie i osadzanie kliniczne

Całkowita liczba ludności rozwija się w latach. Chcemy żyć dłużej i żyć bardzo aktywnie dzisiaj. Wypadki związane ze sportem, związane z ruchem drogowym i inne rodzaje wypadków skutkują urazami. Najwyraźniej zainteresowanie podrabianym jointem stale się rozwija. Tytan i jego kompozyty były zwykle używane do produkcji gadżetów do osadzania, na przykład płytek kostnych, śrub do mocowania złamań, protez zastawek serca, rozruszników serca i sztucznych serc - wszystko to przykłady sztucznych stawów. Rocznie ponad 100 milionów pacjentów na całym świecie otrzymuje terapię zastępczą, a do ich ciał wprowadza się ponad 1, 000 ton tytanu.

Te metalowe implanty muszą być mechanicznie ukształtowane w określony sposób, aby zachowały swoje funkcje podczas użytkowania. Podczas codziennych czynności zginamy, skręcamy, ściskamy i kurczymy mięśnie. Te sztuczne części nie mogą ulec zniszczeniu pod wpływem obciążeń zmęczeniowych, ścierania i uderzeń. Tytan jest o 50 procent lżejszy niż stal nierdzewna i ma o 20 procent wyższy stosunek wytrzymałości do gęstości. Jest mocniejszy i lżejszy. W momencie, gdy osadzi się w ludzkim ciele, zmniejszy obciążenie ciała. Pacjenci będą mogli swobodniej się poruszać. Pomiędzy sztuczną częścią a ludzkim ciałem będzie napięcie. Niedopasowanie modułu sprężystości prowadzi do tak zwanego naprężenia międzyfazowego. Z tabeli 1 widać, że tytan ma najmniejszy moduł sprężystości spośród tych trzech materiałów. Tytanowy implant i ludzka kość są znacznie bardziej kompatybilne mechanicznie.

Fizjologicznie organizm odrzuca nieznane części. Po operacji wszczepienia implantu często występują kliniczne stany zapalne, zaczerwienienia i swędzenie, gdy jako biomateriały stosuje się stal nierdzewną i stopy kobaltu. Tytan i jego stopy są dobrze znane ze swojej obojętności biologicznej. Są wyjątkowo odporne na korozję w środowisku zanurzenia ludzkiej krwi. Ogólnie dobrze przeciwstawia się ludzkiej krwi i tkance komórkowej, gwarantując duże podobieństwo. Praktycznie nie ma zanieczyszczeń i niekorzystnie wrażliwych reakcji, co wyjątkowo działa na rekonwalescencję pacjentów. Liczne zastosowania tytanu opierają się na tym.

Ze względu na doskonałą biokompatybilność komercyjnie czysty tytan (Cp Ti) jest ogólnie uważany za najlepszego kandydata. Jednak stopy ELI Ti-6Al-7Nb, Ti{2}}Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr i Ti{ {6}}Al{7}}V są również szeroko stosowane w implantach medycznych. Właściwie spójrz na naszą stronę, aby zapytać o nasze różne produkty!

Sprzęt dla ortopedii Leczenie deformacji kości jest głównym przedmiotem zainteresowania ortopedii. Aby pomóc skręconemu ciału powrócić do normalnej pozycji, wymagana jest siła zewnętrzna. Sprzęt dla zdrowia mięśni powinien dawać solidne wsparcie i przywracać właściwy stan organizmu. Oprócz przeciwdziałania zużyciu i erozji, oczekiwaną tutaj nową właściwością jest pamięć kształtu. Stopy z pamięcią kształtu wykonane z tytanu i niklu charakteryzują się zarówno wysoką wytrzymałością, jak i pamięcią kształtu. Stop Ti-Ni jest obecnie używany do wykonywania zwykłych płytek kostnych, gwoździ śródszpikowych, stabilizacji wewnętrznej żuchwy, korekcji skolioz i innych podobnych urządzeń.

Implanty dentystyczne mają swoje odrębne cechy. Istnieją trzy rodzaje implantów dentystycznych: jarzmowe, osseointegrowane i miniimplant do zakotwiczenia ortodontycznego. Tytan był wykorzystywany jako korony, gwoździe koronowe, przęsła stałe, przęsła porcelanowe, przęsła cementowe, pierścienie mocujące do wymiany zębów, podstawy, gadżety łączące i gadżety wzmacniające. Tytan był używany do pokrycia prawie każdego metalowego elementu protezy.

Zacznijmy od standardowej osteointegracji. „Korzeń” lub „ziarno” zostanie najpierw wprowadzone do kości szczęki przez lekarza. Po osadzeniu nadbudowa zęba zwiąże się z osadem. Następnie wyrośnie na nim nowy ząb. Oto kontrast między osadzeniem klinicznym a osadzeniem dentystycznym. Implant medyczny to „klej” lub „śruba” używana do łączenia uszkodzonej tkanki twardej lub zamiennika uszkodzonej tkanki twardej. W każdym razie, Dental Embed pomogło w opracowaniu nowego projektu. Jakie intrygujące!

Ta „prosta” procedura wymaga doskonałych właściwości termicznych i biozgodności. Podczas picia zupy i jedzenia mrożonego jogurtu ludzie będą odczuwać ciepło i zimno, jednak te uczucia pochodzą z ust, a nie z zębów. Nie będzie żadnej stymulacji dla zdrowychzęby.

Tytan rozszerza się bardzo słabo po podgrzaniu. W momencie, gdy osad na bazie tytanu jest używany jako „korzeń”, nie będzie rosnąć ani kurczyć się w ustach osób. Niedawno oprawiony ząb pozostanie tam, gdzie powinien. Tytan ma przewodność cieplną tylko jedną piątą stali nierdzewnej, jedną trzecią aluminium i połowę miedzi. Nie przylega do struktury rzeczywistych zębów, gdy jest używany jako korona. Tytan może chronić miazgę zębową przed bodźcami cieplnymi i zimnymi.

Precyzyjny odlew tytanu jest stosowany w stomatologii, ponieważ ma wysoką dokładność wymiarową, brak skurczu i pęcherzyków. Obecnie 4 niezafałszowane finansowo tytany (Cp Ti) są wykorzystywane wyłącznie do zastosowań dentystycznych. Mają one stopień ASTM od 1 do 4. Wszystkie charakteryzują się niskim stopniem przewodnictwa elektronowego, wysoką odpornością na erozję, stanem termodynamicznym przy fizjologicznych wartościach pH, ​​małą skłonnością do układania cząstek w warunkach płynnych oraz punktem izoelektrycznym tlenku 5-6.

Czystość maleje, a wytrzymałość wzrasta między stopniami 1 i 4. Tytan stopnia 2 jest najbardziej znaną gwiazdą do zastosowań dentystycznych. Ma najmniejszą granicę plastyczności 275 MPa, co jest równoważne hartowanym stalom austenitycznym. Gdy wymagana jest większa wytrzymałość, można również zastosować kombinację tytanu. Inne stopy, takie jak Ti-6Al{5}}V, również są wykorzystywane w różnych kontekstach.

Narzędzia chirurgiczne

Pierwsza generacja narzędzi chirurgicznych była wykonana ze stali węglowej, ale ich wydajność po galwanizacji nie dorównywała wydajności klinicznej. Często prowadzą do infekcji. Stal nierdzewna drugiej generacji jest austenityczna, ale zawartość chromu jest toksyczna i ma pewien wpływ na organizm.

Właściwości mechaniczne i plastyczność to pierwsze rzeczy, które należy wziąć pod uwagę przy wytwarzaniu narzędzi chirurgicznych. Metal zapewnia szczególną elastyczność, aby nadążyć za wymaganym kształtem bez rezygnacji. Skalpele, pęsety i nożyczki to przykłady podstawowych narzędzi chirurgicznych, które są długie i cienkie. Instrument wymaga pewnej siły, aby działać bezpiecznie. Powinny być wystarczająco intensywne i nie pękać podczas zabiegu medycznego. W przypadku narzędzi chirurgicznych minimalny wymagany moduł to 100 GPa. Moduł tytanu wynosi 116 GPa.

Podczas wykonywania zabiegu medycznego instrumenty bezpośrednio przykładają się do żywej tkanki. Niezbędna jest odporność na korozję, biokompatybilność i właściwości magnetyczne. Tytan nie jest trujący dla tkanki ludzkiej. Nie spowoduje to żadnej niewrażliwej reakcji. Sala operacyjna czasami doświadcza pól magnetycznych. Na przykład promieniowanie rentgenowskie tworzy atrakcyjne pole o natężeniu około 1,5 Tesli. To atrakcyjne pole może wpływać na dokładne instrumenty na różne sposoby, w tym: szkodliwy ruch wywołany oddziaływaniem pól magnetycznych (efekt pocisku), ciepło instrumentu spowodowane przez osadzanie się energii o częstotliwości radiowej (RF) oraz fotografia związana z instrumentem Tytan jest nieatrakcyjny, niezawodny dobrobyt działania. Ponieważ jest niemagnetyczny, eliminuje również możliwość uszkodzenia delikatnych implantów elektronicznych.

Sterylizację przeprowadza się po zabiegu za pomocą strumienia gorącej pary o wysokiej temperaturze. Różne środki czyszczące są wykorzystywane do czyszczenia drobnoustrojów i chorób. Rozmiar i jakość powierzchni instrumentu nie powinny ulec zmianie po wielokrotnym czyszczeniu. Poza tym szkody powinny być niewielkie. Za każdym razem, gdy chirurg używa instrumentu, potrzebuje go do prawidłowego działania. Odporność na korozję tytanu i stopów tytanu jest doskonała. Wreszcie, niewielka waga tytanu sprawia, że ​​idealnie nadaje się on do mikrochirurgii. Temperatura pracy może wynosić od 150 do 500 stopni Celsjusza. Zmęczenie chirurga można zmniejszyć, stosując lekkie instrumenty chirurgiczne, zwłaszcza w przypadku długotrwałych zabiegów.

Tytan medyczny i stopy tytanu to metale wysokiej jakości, często wykorzystywane w sprzęcie medycznym. Katody laserowe, wiertła dentystyczne i kleszcze są często produkowane z tytanu.

Baoji City Changsheng Titanium Co., Ltd. jest wiodącym producentem i dostawcą, który zapewnia zindywidualizowane rozwiązania dla szerokiego zakresu zastosowań. Ściśle współpracujemy z Państwem na każdym etapie procesu produkcyjnego, aby produkt końcowy spełniał Państwa wymagania. Skontaktuj się z nami lub od razu poproś o wycenę, aby dowiedzieć się więcej.

Referencje: 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/