Dlaczego pręty tytanowe klasy medycznej mają tak doskonałą biokompatybilność?

Pręty tytanowe klasy medycznej wykonane są głównie ze stopów czystych tytanu lub tytanu i mają szereg unikalnych właściwości fizycznych i chemicznych. Tytan to lekki metal o gęstości około 4,5 g/cm³, który jest znacznie niższy niż stal. To sprawia, że ​​tytanowe pręty są lekkie w zastosowaniach medycznych i mogą zmniejszyć obciążenie pacjentów. Tytan ma również dobrą odporność na korozję i oporność na wysoką temperaturę i może utrzymać stabilną wydajność w trudnych środowiskach.

Jednak wśród wszystkich właściwości prętów tytanowych klasy medycznej biokompatybilność jest niewątpliwie najbardziej krytyczna. Biokompatybilność odnosi się do zdolności materiału do nie powodowania niepożądanych reakcji lub odrzucenia, jeśli chodzi o kontakt z tkanką ludzką. W przypadku urządzeń medycznych wszczepionych w ludzkim ciele przez długi czas jakość biokompatybilności jest bezpośrednio związana z wskaźnikiem powodzenia operacji i jakości odzyskiwania pacjenta.

Powodem, dla którego pręty tytanowe klasy medycznej mają doskonałą biokompatybilność, jest głównie cechy samego elementu tytanowego i starannego projektowania stopów tytanowych.

Tytan jest biologicznie bezwładnym metalem, co oznacza, że ​​nie jest łatwo reagować chemicznie z innymi substancjami w środowisku ludzkim. Gdy pręt tytanowy jest wszczepiony w ludzkim ciele, nie będzie reagować chemicznie z otaczającymi tkankami, unikając w ten sposób produkcji i uwalniania szkodliwych substancji. Ta bio-nagłośniność pozwala stabilnie w ludzkim ciele istnieć pręt tytanowy, nie powodując uszkodzenia otaczających tkanek.

Chociaż Pure Titanium jest biologiczny, jego siła i wytrzymałość mogą nie zaspokoić potrzeb niektórych zastosowań medycznych. Dlatego pręty tytanowe klasy medycznej są zwykle wykonane ze stopów tytanowych. Stopy tytanowe są wytwarzane przez dodanie innych elementów metalowych (takich jak aluminium, wanad, molibden itp.) Do czystego tytanu, aby poprawić jego siłę i wytrzymałość. Jednak typy i zawartość tych dodanych elementów muszą być precyzyjnie regulowane, aby upewnić się, że stop tytanowy może utrzymać dobrą biokompatybilność przy jednoczesnym zachowaniu doskonałych właściwości mechanicznych.

Na przykład TI-6AL-4V (TC4) jest powszechnie stosowanym medycznym stopem tytanu, który zawiera 6% aluminium i 4% wanadu. Ten stop ma nie tylko wysoką wytrzymałość i dobrą wytrzymałość, ale także zachowuje biologiczne właściwości tytanu. Dlatego stop tytanu TC4 jest szeroko stosowany w produkcji urządzeń medycznych, takich jak sztuczne stawy i implanty ortopedyczne.

Oprócz właściwości samego materiału, leczenie powierzchniowe prętów tytanowych klasy medycznej ma również istotny wpływ na jego biokompatybilność. Podczas procesu produkcyjnego powierzchnia pręta tytanowego zwykle ulega serii zabiegów, takich jak szlifowanie, polerowanie, marynowanie itp., Aby usunąć warstwę tlenku i zanieczyszczenia na powierzchni oraz poprawić wykończenie powierzchni i płaskość. Te pomiary leczenia mogą zmniejszyć tarcie i podrażnienie między prętem tytanowym a otaczającą tkanką, zmniejszając w ten sposób ryzyko odrzucenia.

Ponadto niektóre zaawansowane technologie obróbki powierzchni (takie jak anodowanie, utlenianie mikroprzedsiębiorstwa itp.) Mogą również tworzyć gęstą warstwę tlenku na powierzchni pręta tytanowego. Ta folia tlenkowa może nie tylko poprawić odporność na korozję i odporność na zużycie tytanowego pręta, ale także dodatkowo poprawić jego biokompatybilność. Na przykład anodowanie może tworzyć porowatą warstwę tlenku na powierzchni pręta tytanowego, a te pory mogą adsorbować bioaktywne cząsteczki (takie jak białka, czynniki wzrostu itp.), Promując wzrost i naprawę otaczających tkanek.

Dzięki doskonałej biokompatybilności, MEDY MEDYNIKOWE TYTANII były szeroko stosowane w dziedzinie medycyny. Oto kilka typowych scenariuszy aplikacji:

Sztuczne stawy są jednym z ważnych obszarów zastosowania prętów tytanowych klasy medycznej. Niezależnie od tego, czy jest to wytwarzanie sztucznych stawów, takich jak stawy biodrowe, stawy kolanowe lub stawy barkowe, pręty tytanowe mogą zapewnić stabilne wsparcie konstrukcyjne. Jego doskonała biokompatybilność umożliwia od dawna współistnieć pręty tytanowe z kości ludzkich bez powodowania działań niepożądanych, zapewniając w ten sposób odzyskanie funkcji stawu i poprawę ruchliwości pacjentów.

W chirurgii ortopedycznej pręty tytanowe są również szeroko stosowane w produkcji wewnętrznych urządzeń do fiksacji, takich jak płytki kostne i paznokcie kostne. Urządzenia te pomagają kościom przywrócić ich normalny kształt i funkcję, naprawiając miejsce złamania. Lekka i wysoka wytrzymałość prętów tytanowych umożliwiają tym urządzeniom zmniejszenie obciążenia pacjentów przy jednoczesnym zapewnieniu wystarczającej siły, co sprzyja odzyskiwaniu pooperacyjnym. Ponadto odporność na korozję i dobra elastyczność prętów tytanowych zapewniają również, że instrumenty utrzymują stabilną wydajność po wielokrotnym czyszczeniu i dezynfekcji.

W dziedzinie stomatologii pręty tytanowe są również stosowane jako główny materiał do implantów dentystycznych. Jego stosunkowo niska gęstość i właściwości o wysokiej wytrzymałości mogą nie tylko zapewnić dobre wsparcie mechaniczne, ale także zmniejszyć dyskomfort pacjenta po operacji. Jednocześnie biokompatybilność prętów tytanowych zapewnia również dobrą integrację między implantami dentystycznymi a otaczającymi tkankami.

Oprócz powyższych pól pręty tytanowe klasy medycznej są również szeroko stosowane w produkcji różnych urządzeń medycznych. Na przykład igły szwu naczyniowego tytanu, szwy mostkowe i inne instrumenty odgrywają ważną rolę w operacji serca; Zastosowanie elektrod tytanowych w urządzeniach medycznych, takich jak elektrokardiografie, poprawia dokładność diagnozy; a zastosowanie naczyń do hodowli tytanu w maszynach hodowli in vitro zapewnia bardziej stabilne środowisko eksperymentalne do badań biomedycznych.