Biomedicinaj titanialojaj materialoj kaj aplikoj
Biomedicinaj titanialojaj materialoj specife rilatas al speco de funkciaj strukturaj materialoj uzitaj en biomedicina inĝenierado, specife por la produktado kaj fabrikado de kirurgiaj enplantaĵoj kaj ortopediaj aparatoproduktoj. La produktado kaj preparado de titanaj alojaj pretigaj materialoj implikas la kampojn de metalurgio, prema prilaborado, kunmetitaj materialoj kaj kemia industrio, kaj estas agnoskita altteknologia produkto en la mondo. Titanio kaj titanaj alojoj iom post iom eniris la kampon de civila konsumo el la kampoj de aerospaco, aviado kaj nacia defendo. Produktoj kiel enplantaĵoj kaj medicinaj aparatoj en la medicina kaj sanindustrio; titanaj golfkluboj en la sporta kaj libertempa industrio, same kiel titanaj okulvitroj kadroj, titanaj horloĝoj, titanaj bicikloj kaj aliaj produktoj, la postulo de titanaj prilaboritaj materialoj konstante pliiĝas. Kun la vigla disvolviĝo kaj sukcesoj de bioteknologio, la industrio de biomedicinaj metalaj materialoj kaj produktaĵoj evoluos al kolonindustrio de la monda ekonomio. Inter ili, titanio kaj ĝiaj alojoj spertis rapidan kaj konstantan kreskon de postulo en la lastaj jaroj pro siaj bonegaj ampleksaj propraĵoj kiel malpeza, malalta elasta modulo, netoksa kaj nemagneta, koroda rezisto, alta forto kaj bona fortikeco. Samtempe, ĉar titanaj alojoj komencas eniri plastikan kirurgion kaj aliajn kampojn, aperas novaj eblaj merkataj postuloj, kaj la merkato de titanaj alojoj kreskos pli rapide en la estonteco.
Esplorprogreso de medicinaj titanaj alojoj
1.1 Klasifiko de medicinaj titanaj alojoj
Titanaj alojoj povas esti dividitaj en tri kategoriojn laŭ la tipo de materiala mikrostrukturo: α tipo, α+β-tipo kaj β-tipa titania alojo.
1.2 Evolua Tendenco de Medicinaj Titanaj Alojoj
Post literatura esploro, oni trovis, ke koncernaj esploristoj en- kaj eksterlande unuanime kredas, ke la evoluo de medicinaj titanaj alojoj trapasis tri ikonecajn stadiojn. La unua etapo estas reprezentita per pura titanio kaj Ti-6Al-4V alojo; la dua etapo estas reprezentita per Ti Novaj α+β alojoj reprezentitaj per -5A1-2.5Fe kaj Ti-6A1-7Nb; la tria etapo estas la ĉefa etapo de evoluigado kaj evoluigado de β-titanio-alojoj kun pli bona biokongrueco kaj pli malalta elasta modulo. Ideala biomedicina titania alojo materialoj devas plenumi la sekvajn kondiĉojn: bona biokongrueco, malalta elasta modulo, malalta denseco, bonaj kontraŭ-korodaj propraĵoj, ne-toksa, alta rendimento-forto, longa laceca vivo, kaj granda plastikeco ĉe ĉambra temperaturo. , facile formi, facile ĵeti, ktp La gravaj alojoj kiuj estis vaste uzataj en enplantaĵmaterialoj estas Ti-6A1-4V kaj Ti-6A1-4VELI. Estas raportoj en la literaturo, ke V-elemento povas kaŭzi malignajn histajn reagojn kaj povas havi toksajn kromefikojn sur la homa korpo, dum Al povas kaŭzi osteoporozon kaj mensajn malordojn. Por solvi ĉi tiun problemon, sciencistoj pri biomaterialo nuntempe sin engaĝiĝas esplori kaj esplori la novajn biomedicinajn titanialojajn materialojn de Al-liberaj, antaŭ tio necesas eltrovi kiajn alojajn elementojn taŭgas aldoni, kiuj estas kaj netoksaj kaj biokongruaj. . Studoj trovis, ke alojoj de β-titanio enhavantaj ne-toksajn elementojn kiel molibdeno, niobio, tantalo kaj zirkonio enhavas pli altan enhavon de β-stabiligaj elementoj kaj havas pli malaltan elastan modulon (E=55~ 80GPa) kaj pli bonan tondan rendimenton kaj fortikeco, ĝi estas pli taŭga por enplantado en la homan korpon kiel enplantaĵo.
Aplikoj de titanaj alojoj
2.1 Medicina bazo de titanaj alojoj
La ĉefaj avantaĝoj uzi titanajn kaj titanajn alojojn kiel homajn enplantaĵojn estas: (1) Denso (20 °C) = 4.5 g/cm3 kaj malpeza. Enplantita en la homan korpon: redukti la ŝarĝon sur la homa korpo; kiel medicina aparato: redukti la operacian ŝarĝon sur medicina dungitaro. (2) La elasta modulo estas malalta, kaj pura titanio estas 108500MPa. Kiam enplantita en la homan korpon: ĝi estas pli proksime al la natura osto de la homa korpo, kio estas favora al ostogreftado kaj reduktas la streĉan ŝirman efikon de la osto sur la enplantaĵo. (3) Nemagneta, ne tuŝita de elektromagnetaj kampoj kaj fulmotondroj, kio estas utila por homa sekureco post uzo. (4) Ĝi estas ne-toksa kaj ne havas toksajn aŭ kromefikojn sur la homa korpo kiel enplantaĵo. (5) Korodrezisto (biologie inerta metala materialo). Ĝi havas bonegan korodan reziston en la merga medio de homa sango kaj certigas bonan kongruon kun homa sango kaj ĉelaj histoj. Kiel enplantaĵo, ĝi ne produktas homan poluon kaj ne estas damaĝa al la homa korpo. Alergiaj reagoj okazos, kio estas baza kondiĉo por la apliko de titanio kaj titanio alojoj. (6) Alta forto kaj bona fortikeco. Osta kaj artika damaĝo pro traŭmato, tumoroj kaj aliaj faktoroj. Por establi stabilan ostan eŝafodon, oni devas uzi arkajn platojn, ŝraŭbojn, artefaritajn ostojn, artikojn ktp. Ĉi tiuj enplantaĵoj devas esti lasitaj dum longa tempo. la homa korpo estos submetita al fleksado, tordado, premado, muskola kuntiriĝo kaj aliaj efikoj de la homa korpo, postulante enplantaĵojn havi altan forton kaj fortecon.
2.2 Medicinaj kaj ortopediaj kampoj de titanaj alojoj
Merkata Situacio Kun la disvolviĝo de titanaj alojoj, la pliiĝo de titanaj materialaj varioj kaj la redukto de prezoj, la apliko de titanio en civila industrio duobliĝis. La CFDA dividas medicinajn aparatojn en tri nivelojn laŭ ilia sekureco de alta ĝis malalta, kaj ili estas kontrolitaj kaj administritaj de la tri niveloj de registaro respektive. Enplantaĵoj faritaj el titanaj kaj titanaj alojaj materialoj apartenas al la tria kategorio de medicinaj aparatoj kaj estas altvaloraj konsumeblaj. La sub-sektoroj respondecaj pri pli ol 5% de la merkato inkluzivas ses ĉefajn segmentojn: en vitro-diagnozo, kardiologio, diagnoza bildigo, ortopedio, oftalmologio kaj plastika kirurgio. Inter ili, en vitra diagnozo, ortopedio kaj kora interveno estas la plej rapide kreskantaj altvaloraj konsumaĵoj en Ĉinio. La apliko de biomedicina titanio kaj ĝiaj alojmaterialoj trapasis tri ikonecajn stadiojn: Komenca apliko En la fruaj 1950-aj jaroj, unue en Britio kaj Usono, komerce pura titanio kutimis produkti ostajn platojn, ŝraŭbojn, intramedulajn najlojn kaj kokson. artikoj. La svisa firmao Mathys ankaŭ uzas Ti-6A1-7Nb-alojon por fabriki ne-vastigitajn ŝlosajn intramedulajn najlosistemojn (inkluzive de tibio, humero kaj femuralo) kaj kavajn ŝraŭbojn por la traktado de femurkolokaj frakturoj. Pora Ni-Ti (PNT) aloja bioaktiva materialo estas uzata por fabriki cervikalajn kaj lumbarajn intervertebrajn fandajn kaĝojn (Cage). Kanada BIORTHEX-kompanio evoluigis cervikan kaj lumbaran intervertebran kunfandan kaĝon faritan el pora Ni-Ti-alojo patentita materialo ACTIPORE G por la traktado de ortopediaj spinaj vundoj. La nova beta-titania alojo povas esti uzata kiel altnivela materialo por multoblaj celoj kiel ortopedio, dentokuracado kaj angia interveno. La industrio de ortopediaj medicinaj aparatoj okupas 9% de la merkata kotizo de tutmonda medicina aparato kaj daŭre kreskas rapide. La merkato de ortopediaj medicinaj aparatoj estas ĉefe segmentita en kvar areojn: traŭmato, artikoj, spino kaj aliaj. Inter ili, traŭmato estas la sola segmento, kiu nuntempe ne havas gravan merkatparton okupitan de eksterlandaj kompanioj. La ĉefa kialo estas, ke la produktoj en ĉi tiu kampo havas malaltan teknikan enhavon, estas facile imiteblaj kaj estas malpli malfacile funkciigeblaj. Ili povas esti faritaj en multaj duaj kaj trianivelaj hospitaloj, kaj eksterlandaj kompanioj ne povas plene kovri ilin. Traŭmataj produktoj povas esti dividitaj en internan fiksadon kaj eksterajn fiksajn aparatojn. Internaj fiksaj traŭmataj produktoj inkluzivas intramedulajn najlojn, ostajn platojn, ŝraŭbojn ktp. En 2012, traŭmato konsistigis 34% de la hejma ortopedia merkato, artikoj 28%, spino 20%, kaj aliaj. 18%. Grandaj artikoj estas altnivelaj medicinaj aparatoj kun altaj teknikaj baroj. Nuntempe, ĉefaj hospitaloj ĉefe uzas importitajn ortopediajn materialojn. Ankoraŭ ekzistas interspaco inter hejmaj kaj importitaj produktoj laŭ teknologio, dezajno, esplorado kaj evoluo, materialoj, surfactraktadprocezoj, ktp. Artefaritaj artikoj estas ĉefe dividitaj en artefaritajn genuojn, koksojn, kubutojn, ŝultrojn, fingrojn kaj piedfingrojn, ktp. Inter ili, la plej gravaj komunaj anstataŭaĵoj inkluzivas koksajn artikojn kaj genuajn artikojn, kiuj kune okupas pli ol 95% de la tutmonda komuna anstataŭa merkato. Mjelplantaj aparatoj inkluzivas sistemojn de torakolumbaj najlaj teleroj, sistemoj de najlaj teleroj de cervika spino kaj sistemoj de kunfandaj kaĝoj, inter kiuj la sistemo de intervertebra kaĝo estas ĉefe uzata por traktado de anstataŭiga disko de intervertebraj diskoj kaj ankaŭ estas la plej grava segmento, kiu okupas proksimume la tutan merkaton de mjelplantoj. . duono de.
konkludo
La superaj propraĵoj de titanaj alojoj kontribuis al ĝia gvida pozicio en la medicina kampo. La materiala dezajno kaj prepara teknologio de titanaj alojoj rapide disvolviĝis kun la sukcesoj en bioteknologio kaj la granda postulo je medicinaj aplikoj. La medicinaj titanaj alojoj nuntempe produktitaj estas ĉefe α+β-tipaj alojoj. De la perspektivo de prepara teknologio, la produktado de TC4 (TC4ELI) nuntempe okupas la ĉefan merkatparton. β-tipa titania alojo havas certajn avantaĝojn en biokongrueco kaj mekanika kongruo, do ĝi fariĝis esplora retpunkto por novaj medicinaj titanialojoj kaj estas la plej ebla teknologio en la kampo de medicinaj enplantaĵoj. En la estonteco, la produktado-teknologio de titanaj alojoj devus disvolviĝi en la direkto de malalta modulo, alta forto, bona biokongrueco kaj mekanika kongruo. El la perspektivo de evolutendencoj, β-tipaj titanaj alojoj fariĝos la estonta disvolva direkto kaj la ĉefa fluo de la medicina titanialojo-merkato.
