медичний титан

Медичні металеві матеріали, також відомі як металеві матеріали для хірургічних імплантатів, в основному використовуються для діагностики, лікування та заміни або покращення тканин людини. Незважаючи на те, що протягом останніх 20 років розробка металевих медичних матеріалів була відносно повільною порівняно з біомедичними матеріалами, такими як полімерні матеріали, композитні матеріали, гібридні та похідні матеріали, вони мають високу міцність, гарну в’язкість, стійкість до втоми при вигині та чудову обробку. продуктивність. Він має чудові властивості, які неможливо замінити багатьма іншими типами медичних матеріалів, і є найбільш широко використовуваним несучим матеріалом для імплантатів у клінічній практиці. Особливо з розвитком технології 3D-друку з металу металеві медичні матеріали стали використовуватися все ширше. Найбільш важливими застосуваннями є: пластини для фіксації переломів, гвинти, штучні суглоби та зубні імплантати.

Медичний титановий сплав

Медичний титановий сплав (біомедичний матеріал на основі титанового сплаву) є одним із найбільш біосумісних металів, відомих на сьогодні. З 1940-х років титан і титанові сплави стали поступово використовуватися в клінічній медицині. У 1951 році люди почали використовувати чистий титан для виготовлення кісткових пластин і кісткових гвинтів. У середині-1970} титан і титанові сплави почали широко використовуватися в медицині і стали одним із найперспективніших медичних матеріалів. В даний час титан і титанові сплави використовуються в основному в ортопедії, особливо при реабілітації кісток кінцівок і черепа, для виготовлення різних переломів внутрішньої фіксації, штучних суглобів, черепів і твердої мозкової оболонки (рис. 1), штучних клапанів серця, зубів. , ясна, брекети та ін. лунки та коронки. Серед них найпоширенішим медичним титановим сплавом є GR5 (Ti-6A1-4V). Сплав має 10-бета двофазну змішану структуру при кімнатній температурі, а його міцність та інші механічні властивості можна значно покращити шляхом обробки розчином і старінням.

Малюнок 1 Медичний серцево-судинний стент із сплаву із пам’яттю форми із черепом із титанового сплаву

Щільність титану та титанових сплавів становить приблизно 4,5 г/см3, що майже вдвічі менше, ніж у нержавіючої сталі та кобальтових сплавів. Щільність близька до людської твердої тканини, а її біосумісність, стійкість до корозії та стійкість до втоми кращі, ніж у нержавіючої сталі та кобальтових сплавів. На даний момент це найкращий металевий медичний матеріал. Спорідненість титану та титанових сплавів з організмом людини пов’язана з тим фактом, що щільна пасивуюча плівка оксиду титану (TiO2) на поверхні може індукувати відкладення іонів кальцію та фосфору в рідинах організму з утворенням апатиту, демонструючи певну біологічну активність та остеоінтеграцію. здатність. Міцний, особливо підходить для внутрішньокісткової імплантації. Недоліками титану і титанових сплавів є низька твердість і низька зносостійкість. Якщо відбувається знос, це спочатку призведе до руйнування оксидної плівки, а потім продукти корозії частинок зносу потраплять у тканини людини, особливо токсичний ванадій (V), що міститься в Ti-6A{{ 5}}V сплав призведе до поломки імплантату. Щоб підвищити зносостійкість титану та титанових сплавів, поверхню виробів із титану та титанових сплавів можна обробити високотемпературним іонним аміаком або технологією іонної імплантації для підвищення їхньої зносостійкості. Останніми роками було розроблено кілька нових титанових сплавів (головним чином сплавів альфа-типу), усі зосереджені на зменшенні V, Al та інших елементів, шкідливих для людського організму, і ефективному покращенні біосумісності титанових сплавів.