Титан за медицинска употреба

Какво е титан?

Титановите материали се използват в ежедневието отдавна. 30-те години на миналия век са началото на съвременните биомедицински функционални материали. Първоначално неръждаемата стомана е разработена за използване в медицината и имплантирането. Кобалтова сплав е вторият материал. Титанът и неговата сплав станаха най-новото поколение метални биоматериали около 60-те години на миналия век. От най-запомнящото се появяване титанът е представян като чуден метал и е получил широки съображения.

Защо титанът е толкова уникален?

Титане преходен метал, който има висока якост и ниска плътност. При различни условия той е устойчив на корозия. По-специално, титанът е латентен и устойчив на телесни течности и тъкани. Това са предполагаемата биосъвместимост и пречка за консумация. Те са основни изисквания за приложения в медицината.

Основните свойства на титан, неръждаема стомана и кобалтова сплав са посочени в таблица 1. Най-ниската плътност е 4,51 g/cm-3 за титан, докато най-високата плътност е 8 g/cm-3 за неръждаема стомана. Титанът има много по-високо съотношение на якост към плътност от 76 kNm/kg за същата якост на опън. С якост/плътност от 63 kNm/kg, той е с 20 процента по-здрав от неръждаемата стомана. Стойността на модула на еластичност на титана е само половината от тази на кобалтовата сплав и обикновената неръждаема стомана. Значително повече прилича на човешка кост. Освен това титанът има ниско термично разширение и проводимост, което го прави неферомагнитен.

Титанът и неговият композит имат най-полезните свойства, които ги правят огромни резултати в здравето на мускулите, вложките и внимателните полета на инструментите. Baoji city changsheng titanium co. ltd е производител и доставчик на мелница за титан и Cu-Ni метал и крайни продукти в най-широката гама от степени, размери и продукти за мелница.

Най-ниските цени и най-високите инженерни стандарти за метали се предлагат на пазара от baoji city changsheng titanium co. ltd, която се намира в сърцето на производството на титан в Китай. Сигурни, че не можем да бъдем победени по отношение на разходите и качеството, представихме нашата гаранция за разходи. Титанът е предпочитаният избор от доставчици на мелници за титан и CuNi и крайни продукти по целия свят.

Каква е плътността на титана?

Тъй като е по-голямо предизвикателство за извличане, металният титан не е толкова достъпен като желязото, така че приложенията му обикновено са специализирани. Свойствата на металния титан са изключително ценни. Подобно на алуминия, той образува тънък защитен слой от оксид за предотвратяване на корозия, което го прави практически инертен. Тъй като има плътност от 4,5 грама на cm3, което е значително по-ниско от това на желязото, титановите сплави са важни за космическата индустрия. Използван е за направата на голяма част от SR-71 Blackbird, който беше най-бързият пилотиран самолет в света. Използва се и за направата на много двигатели и корпуси на големи пътнически самолети като Airbus и 747s.

Поради своята устойчивост на морска вода, този метал се използва в морски приложения като витлови валове. Говори се също, че руснаците са го използвали за изграждане на подводници. Титанът не е отровен и не се изхвърля от тялото. Тъй като се свързва и с костите, той се използва при хирургични процедури като зъбни импланти и ставни протези, особено на тазобедрените стави.

Защо се използва титан за импланти?

Пазарът на зъбни импланти, който се оценява на приблизително 4,6 милиарда щатски долара в световен мащаб, отвори вратата за възможността за възстановяване на денталното здраве и функция на пациента [6]. Поради тяхната биосъвместимост и ниска цена, титаниевите импланти са най-често използваният материал на пазара.

Титанът е биоинертен материал, който практически не оказва вредно въздействие върху заобикалящата го тъкан. Въпреки това, въпреки описанието на материала за редица присъщи предимства, той не успява да се интегрира добре с костта и гингивалната тъкан без подходяща повърхностна обработка, което може да доведе до повреда на импланта. Лошата остеоинтеграция е причината за тези неуспехи, които засягат стабилността на импланта в костта и могат да доведат до развитие на инфекции и възпалителни процеси в периимплантното пространство [7]. Различни повърхностни обработки за предотвратяване на образуването на вредни бактериални биофилми и подобряване на остеоинтеграцията се изучават като средство за намаляване на тези проблеми. Нанотехнологиите създадоха положителни ефекти в стоматологията, като имат възможност да доставят повърхности с определена география и синтетични парчета, за да работят върху биосъвместимите качества на материалите.

Хирургическият титан магнитен ли е?

Металните импланти са особено уязвими към рисковете от миграция на импланти и индуцирано от радиочестота (RF) нагряване, като и двете имат потенциал да увредят околната тъкан, тъй като машините за ЯМР използват мощни магнити [11].

Имплантите, които са здраво закрепени към костта, не се влияят от изместване, предизвикано от ЯМР, според проучвания [1,12]. Като се има предвид липсата на текущи прегледи, рентгеновото изследване не се препоръчва в ранния следоперативен период при пациенти с незасегнати вграждания като къдрици, канали и стентове [6]. Тъй като вихровите токове на импланта са успоредни на статичното магнитно поле на скенера, RF нагряването е теоретично възможно. Във всеки случай, всички партньорски проучвания са разкрили, че тази температурна промяна е маловажна, което показва, че притесненията за увреждане на тъканите от радиочестотното затопляне са неоправдани.

Артефактите на изображението, причинени от метални импланти, могат да доведат до неправилно тълкуване на резултатите. Чрез оптимизиране на параметрите на сканиране и модифициране на импулсните последователности на магнитния резонанс, технологичният напредък може да намали изкривяването на изображението. Лекарите трябва да вземат предвид предимствата на образната диагностика, както и възможността за предизвикано от импланта изкривяване на изображението, когато решават дали да извършат ЯМР на пациенти или не.

Магнитното поле на MRI няма ефект върху титана, тъй като той е парамагнитен материал. MRI може да се използва безопасно при пациенти с импланти, тъй като има много нисък риск от усложнения, причинени от имплантите. Въпреки това, сплави се използват за направата на титаниеви пластини, които се използват в краниофациалната област. Тъй като ефектите от ЯМР се влияят от съотношението на съставките на сплавта, е необходимо по-прецизно изследване.

Фалшива става и клинично вграждане

Общата популация нараства с години. Искаме да живеем по-дълго и да живеем много активен живот днес. Всички произшествия, свързани със спорт, трафик и други видове, водят до наранявания. Очевидно интересът към фалшивите съединения продължава да се развива. Титанът и неговите композити обикновено се използват за производство на джаджи за вграждане, например костни пластини, винтове за фиксиране на фрактури, протези на сърдечни клапи, пейсмейкъри и изкуствени сърца са примери за изкуствени стави. Над 100 милиона пациенти по света получават заместителна терапия годишно, а над 1 000 тона титан се вкарват в телата на пациентите.

Тези метални импланти трябва да бъдат механично оформени по определен начин, за да запазят функциите си по време на употреба. По време на ежедневните си дейности ние се огъваме, усукваме, свиваме и свиваме мускулите си. Когато са подложени на натоварване от умора, абразия и удар, тези изкуствени части не трябва да се развалят. Титанът е с 50 процента по-лек от неръждаемата стомана и има съотношение на якост към плътност, което е с 20 процента по-високо. Той е по-здрав и по-лек. Когато се вгради в човешкото тяло, това ще намали натоварването на тялото. Пациентите ще могат да се движат по-свободно. Между изкуствената част и човешкото тяло ще има напрежение. Несъответствието в модула на еластичност е това, което води до така нареченото интерфейсно напрежение. От таблица 1 можем да видим, че титанът има най-минималния модул на гъвкавост сред тези три материала. Титаниевият имплант и човешката кост са много по-механично съвместими.

Физиологично тялото отхвърля непознати части. След операция за имплантиране често се наблюдава клинично възпаление, зачервяване и сърбеж, когато неръждаема стомана и ко-сплав се използват като биоматериали. Титанът и неговите сплави са добре известни със своята биологична инертност. Те са изключително устойчиви на корозия в среда на потапяне в човешка кръв. Като цяло се противопоставя добре на човешката кръв и клетъчна тъкан, гарантирайки голямо сходство. На практика няма замърсяване и неблагоприятни чувствителни реакции, което работи изключително върху възстановяването на пациентите. Многобройните приложения на Titanium се основават на това.

Поради превъзходната си биосъвместимост търговски чистият титан (Cp Ti) обикновено се счита за най-добрият кандидат. Въпреки това ELI сплавите Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr и Ti{ {6}}Al-4V също се използват широко в медицински импланти. Всъщност разгледайте нашия сайт, за да попитате за нашите различни артикули!

Оборудване за ортопедия Лечението на костни деформации е основният фокус на ортопедията. За да се помогне на усуканото тяло да се върне в нормалното си положение, е необходима външна сила. Оборудването за мускулно здраве трябва да осигури солидна подкрепа и да припомни правилното състояние на тялото. Освен препятствието при износване и противодействието на ерозията, очакваното ново свойство тук е паметта на формата. Сплавите с памет на формата, изработени от титан и никел, притежават както висока якост, така и свойства за памет. Ti-Ni сплавта в момента се използва за направата на обикновени костни пластини, интрамедуларни пирони, мандибуларна вътрешна фиксация, корекция на сколиоза и други подобни устройства.

Зъбните импланти имат свои собствени отличителни характеристики. Има три вида зъбен имплант: зигоматичен, остеоинтегриран и мини-имплант за ортодонтско закрепване. Титанът е бил използван като корони, гвоздеи за корони, фиксирани участъци, порцеланови участъци, циментови участъци, държащи пръстени за зъбни заместители, основи, интерфейсни приспособления и укрепващи приспособления. Титанът се използва за покриване на почти всеки метален компонент на протезите.

Да започнем със стандартната остеоинтеграция. „Коренът“ или „семето“ първо ще бъде поставен в челюстната кост от лекар. След като се установи, надстройката на зъба ще се свърже с вграждането. След това върху него ще се развие нов зъб. Ето контраста между клинично вграждане и дентално вграждане. Медицинският имплант е или „лепило“, или „винт“, използвани за свързване на счупена твърда тъкан или заместител на увредена твърда тъкан. Във всеки случай, dental embed подпомогна разработването на нов дизайн. Колко интригуващо!

Тази "проста" процедура изисква отлични термични и биосъвместими свойства. Докато пият супа и ядат замразено кисело мляко, хората ще се чувстват горещи и студени, но тези чувства идват от устата, а не от зъбите. Няма да има никаква стимулация за здравизъби.

Титанът се разширява много малко при нагряване. В момента, когато базираният на титан вграждане се използва като "корен", той няма да расте или да се свива в устата на индивида. Наскоро поставеният зъб ще остане там, където трябва да бъде. Титанът има топлопроводимост само една пета от тази на неръждаемата стомана, една трета от тази на алуминия и половината от тази на медта. Той няма да прилепне към структурата на действителните зъби, когато се използва като корона. Зъбната пулпа може да бъде защитена от топлинни и студени стимулации с титан.

Титанът за прецизно леене се използва в стоматологията, защото има висока точност на размерите, без свиване и мехурчета. Към момента 4 финансово неподправен титан (Cp Ti) се използват уникално за приложения за вграждане в зъбите. Те варират в клас ASTM от 1 до 4. Всички те имат ниска степен на електронна проводимост, силно противодействие на ерозията, термодинамично състояние при физиологични стойности на pH, ниска склонност към подреждане на частиците във флуидни условия и изоелектрична точка на оксида на 5-6.

Чистотата намалява и якостта се увеличава между степени 1 и 4. Титанът степен 2 е най-известната звезда за приложения за вграждане в зъбите. Има най-малка граница на провлачване от 275 MPa, което е еквивалентно на темперирана аустенитно закалена стомана. Когато се изисква по-висока якост, може да се приложи и комбинация от титан. Други сплави, като Ti-6Al-4V, също се използват в различни контексти.

Хирургически инструменти

Първото поколение хирургически инструменти са направени от въглеродна стомана, но тяхната производителност не е на ниво с тази за клинична употреба след галванопластика. Често водят до инфекция. Неръждаемата стомана от второ поколение е аустенитна, но съдържанието на хром е токсично и има някои ефекти върху тялото.

Механичните свойства и пластичността са първите неща, които трябва да се вземат предвид при производството на хирургически инструменти. Приоритетът на метала е специфична гъвкавост, за да се поддържа необходимата форма без отказ. Скалпели, пинсети и ножици са примери за основни хирургически инструменти, които са дълги и тънки. Инструментът изисква определено количество сила, за да работи безопасно. Те трябва да са достатъчно интензивни и да не се прекъсват по време на медицинска процедура. За хирургически инструменти минималният необходим модул е ​​100 GPa. Модулът на титана е 116 GPa.

По време на медицинска процедура, инструментите директно се представят в жива тъкан. Необходимо е да има устойчивост на корозия, биосъвместимост и магнитни свойства. Титанът не е отровен за човешката тъкан. Няма да предизвика никаква невъзприемчива реакция. Операционната зала понякога изпитва магнитни полета. Например рентгеновите лъчи създават привлекателно поле от около 1,5 тесла. Това атрактивно поле може да повлияе на внимателни инструменти по различни начини, включително: вредно движение, причинено от взаимодействието на магнитни полета (ефектът на ракетата), топлина на инструмента, причинена от отлагането на радиочестотна (RF) мощност, и свързана с инструмента фотография Титанът е непривлекателно, надеждно благосъстояние на дейността. Тъй като е немагнитен, той също елиминира възможността от причиняване на вреда на деликатни електронни импланти.

Стерилизацията се извършва с помощта на спрей с гореща пара при висока температура след операцията. За почистване на микроби и болести се използват различни почистващи препарати. Размерът и качеството на повърхността на инструмента не трябва да се променят след многократни почиствания. Освен това трябва да има малки щети. Всеки път, когато хирургът използва инструмент, той се нуждае от него, за да работи правилно. Устойчивостта на корозия на титан и титанови сплави е отлична. Не на последно място, ниското тегло на титана го прави идеален за микрохирургия. Работната температура може да варира от 150 до 500 градуса по Целзий. Умората на хирурга може да бъде намалена чрез използване на леки хирургически инструменти, особено при продължителни процедури.

Медицинският титан и титановите сплави са висококачествени метали, които често се използват в медицинско оборудване. Лазерните катоди, зъболекарските свредла и клещите често се произвеждат с помощта на титан.

Baoji City Changsheng Titanium Co., Ltd. е водещ производител и доставчик, който предоставя индивидуализирани решения за широк спектър от приложения. Ние си сътрудничим в тясно сътрудничество на всеки етап от производствения процес, за да гарантираме, че крайният продукт отговаря на вашите изисквания. Свържете се с нас или поискайте оферта веднага, за да научите повече.

Препратки: 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/