titan medical

Materialele metalice medicale, cunoscute și ca materiale metalice pentru implanturi chirurgicale, sunt utilizate în principal pentru diagnosticare, tratament și înlocuirea sau îmbunătățirea țesutului uman. În ultimii 20 de ani, deși dezvoltarea materialelor medicale metalice a fost relativ lentă în comparație cu materialele biomedicale, cum ar fi materialele polimerice, materialele compozite, materialele hibride și derivate, acestea au rezistență ridicată, tenacitate bună, rezistență la oboseală la îndoire și procesare excelentă. performanţă. Are proprietăți excelente care nu pot fi înlocuite de multe alte tipuri de materiale medicale și este cel mai utilizat material de implant portant în practica clinică. În special odată cu dezvoltarea tehnologiei de imprimare 3D din metal, materialele medicale metalice au fost utilizate pe scară largă. Cele mai importante aplicații sunt: ​​plăci de fixare a fracturilor, șuruburi, articulații artificiale și implanturi de rădăcină dentară.

Aliaj medical de titan

Aliajul medical de titan (material biomedical din aliaj pe bază de titan) este unul dintre cele mai biocompatibile metale cunoscute până acum. Începând cu anii 1940, titanul și aliajele de titan au fost utilizate treptat în medicina clinică. În 1951, oamenii au început să folosească titanul pur pentru a fabrica plăci osoase și șuruburi osoase. La mijlocul-1970sului, titanul și aliajele de titan au început să fie utilizate pe scară largă în medicină și au devenit unul dintre cele mai promițătoare materiale medicale. În prezent, titanul și aliajele de titan sunt utilizate în principal în ortopedie, în special în reabilitarea oaselor și craniilor membrelor, pentru fabricarea diferitelor dispozitive de fixare internă a fracturilor, articulații artificiale, cranii și dura mater (Figura 1), valve cardiace artificiale, dinți. , gingii, brackets, etc prize și coroane. Dintre acestea, cel mai utilizat aliaj medical de titan este GR5 (Ti-6A1-4V). Aliajul are o structură mixtă în două faze zece-beta la temperatura camerei, iar rezistența și alte proprietăți mecanice pot fi îmbunătățite semnificativ prin tratarea cu soluție și tratamentul îmbătrânirii.

Figura 1 Stent cardiovascular din aliaj medical de titan pentru craniu

Densitatea titanului și aliajelor de titan este de aproximativ 4,5 g/cm3, care este aproape jumătate din cea a oțelului inoxidabil și a aliajelor de cobalt. Densitatea este apropiată de cea a țesutului dur uman, iar biocompatibilitatea, rezistența la coroziune și rezistența la oboseală sunt mai bune decât oțelul inoxidabil și aliajele de cobalt. Este cel mai bun material medical metalic în prezent. Afinitatea titanului și aliajelor de titan cu corpul uman provine din faptul că pelicula densă de pasivare a oxidului de titan (TiO2) de la suprafață poate induce depunerea ionilor de calciu și fosfor în fluidele corporale pentru a forma apatită, prezentând o anumită activitate biologică și osteointegrare. abilitate. Puternic, potrivit în special pentru implantare intraosoasă. Dezavantajele titanului și aliajelor de titan sunt duritatea scăzută și rezistența slabă la uzură. Dacă apare uzură, aceasta va duce mai întâi la distrugerea peliculei de oxid, iar apoi produsele de coroziune ai particulelor de uzură vor pătrunde în țesutul uman, în special vanadiul toxic (V) conținut în Ti-6A{{ 5}} Aliajul V va duce la defectarea implantului. Pentru a îmbunătăți rezistența la uzură a titanului și aliajelor de titan, suprafața produselor din titan și aliaje de titan poate fi tratată cu amoniație ionică la temperatură înaltă sau tehnologie de implantare ionică pentru a le spori rezistența la uzură la suprafață. În ultimii ani, au fost dezvoltate câteva noi aliaje de titan (în principal aliaje de tip), toate concentrându-se pe reducerea V, Al și a altor elemente dăunătoare corpului uman și îmbunătățirea eficientă a biocompatibilității aliajelor de titan.