introduir
Els materials metàl·lics s'han introduït durant molt de temps a la vida de les persones. Els materials funcionals biomèdics moderns van començar a la dècada de 1930. Inicialment, l'acer inoxidable s'ha desenvolupat per a implants i aplicacions mèdiques. El segon material és un aliatge a base de cobalt. Al voltant de la dècada de 1960, el titani i els seus aliatges van seguir com l'última generació de biomaterials metàl·lics. Des dels seus inicis, el titani ha estat conegut com un metall miracle i ha rebut una atenció àmplia.
Què fa que el titani sigui tan especial?
Com a metall de transició, el titani té les característiques de baixa densitat i alta resistència. És resistent a la corrosió en diverses condicions. El més important és que el titani és inert i no es veu afectat pels fluids i teixits corporals. Aquests són els anomenats biocompatibilitat i resistència a la corrosió. Són un requisit clau per a les aplicacions mèdiques.
La taula 1 descriu les propietats bàsiques dels aliatges de titani, acer inoxidable i cobalt. El titani té una densitat mínima de 4,51 g/cm-3, mentre que l'acer inoxidable té una densitat de 8 g/cm-3. Amb una resistència a la tracció comparable, el titani acaba amb una relació resistència-densitat més alta de 76 kN m/kg. 20 per cent més que l'acer inoxidable (resistència/densitat 63 kN m/kg). El valor del mòdul elàstic del titani és només la meitat del dels aliatges convencionals d'acer inoxidable i cobalt. Està més a prop de l'esquelet humà. El titani també és no ferromagnètic i té una baixa expansió tèrmica i conductivitat elèctrica.
El titani i els seus aliatges tenen algunes de les propietats més útils que els han fet un gran èxit en ortopèdia, implants i instruments quirúrgics. Standard Titanium Co. és un fabricant i proveïdor de laminadores de titani i coure-níquel i productes acabats, que cobreix la gamma més àmplia de productes, graus i mides de laminació.
Standard Titanium Co. es troba al centre de producció de titani de la Xina, oferint els preus més baixos i els estàndards més alts d'enginyeria metàl·lica al mercat. Estem segurs que no podem superar el preu i la qualitat, i hem llançat la Garantia de la promesa de preu. Els clients de tot el món trien Standard Titanium com el seu proveïdor fiable i fiable de molins i productes acabats de titani i coure-níquel.
Articulacions artificials i implants mèdics
La població mundial està envellint. Ara vivim una vida molt activa i volem viure més temps. Abunden les lesions per exercici intens, trànsit rodat i altres accidents. És evident que la demanda d'articulacions artificials està creixent. El titani i els seus aliatges s'utilitzen habitualment en la fabricació de dispositius implantables com ara: malucs artificials, genolls artificials, plaques òssies, cargols de fixació de fractures, pròtesis de vàlvules cardíaques, marcapassos i cors artificials. A tot el món, més de 100 milions de pacients reben teràpia de substitució cada any i s'implanten més d'1,000 tones de titani als pacients.
Mecànicament, aquests implants metàl·lics han de prendre forma i romandre funcionals durant l'ús. Les nostres activitats diàries inclouen flexió, torsió, estrènyer i contraccions musculars. Aquestes peces artificials no s'han de degradar quan estan sotmeses a fatiga, desgast i càrregues de xoc. El titani és un 50 per cent més lleuger que l'acer inoxidable i té una relació resistència/densitat un 20 per cent més alta. És més lleuger i fort. Quan s'implanta al cos humà, redueix la càrrega del cos. El pacient se sentirà més flexible i actiu. Hi haurà pressió entre la part artificial i el cos humà. L'anomenat estrès interfacial és causat pel desajust del mòdul elàstic. Com es pot veure a la taula 1, el mòdul elàstic del titani és el més baix entre els tres materials. La compatibilitat mecànica dels implants de titani amb l'os humà és molt millor.
Fisiològicament, el cos rebutja els objectes estranys. Quan l'acer inoxidable i els coaliatges s'utilitzen com a biomaterials, la inflamació, l'envermelliment i la picor sovint es veuen clínicament després de la cirurgia d'implantació. El titani i els aliatges de titani són materials metàl·lics biològicament inerts ben coneguts. Tenen una excel·lent resistència a la corrosió en l'entorn d'immersió de la sang humana. És molt resistent a la sang i els teixits humans, assegurant una bona compatibilitat. Pràcticament no hi ha contaminació i reaccions al·lèrgiques, millorant molt la recuperació del pacient. Aquesta és la base per a l'aplicació generalitzada del titani.
En general, el titani comercialment pur (Cp Ti) es considera el millor candidat perquè el titani pur té la millor biocompatibilitat. Però Ti-6Al-7Nb, Ti{-13Nb-13Zr, Ti-12Mo{-6Zr i Ti-6 Els aliatges Al-4V ELI també s'utilitzen àmpliament en implants mèdics. Consulteu el nostre lloc web per consultar les nostres diverses ofertes!
Equips ortopèdics
La tasca principal de l'ortopèdia és ajustar les deformitats esquelètiques. Un cos retorçat necessita força externa per ajudar-lo a tornar a la seva posició normal. Els dispositius ortopèdics han de proporcionar un suport fort i recordar la forma correcta del cos. A més de la resistència al desgast i a la corrosió, la propietat única necessària aquí és la memòria de forma. Els aliatges de memòria de forma de titani-níquel combinen una forta força i propietats de memòria. Actualment, les plaques òssies comunes, les ungles intramedul·lars, la fixació interna mandibular i la correcció de l'escoliosi estan fetes d'aliatges de titani-níquel.
implant dental
Els implants dentals són una mica diferents. Hi ha tres tipus d'implants dentals: osteointegrats, miniimplants d'ancoratge d'ortodòncia i zigomàtics. El titani s'ha utilitzat com a corones dentals, agulles de corones, ponts fixos, ponts de porcellana, ponts units, anells de retenció de pròtesis, bases, dispositius de connexió i dispositius de reforç. Gairebé totes les parts metàl·liques de les pròtesis dentals estan cobertes de titani.
Comencem amb una osteointegració típica. Primer, el metge col·locarà l'"arrel" o la "llavor" a la mandíbula. Un cop s'assenti, la superestructura de la dent s'unirà a l'implant. Aleshores hi creixeran dents noves. Aquesta és la diferència entre implants mèdics i implants dentals. Els implants mèdics són reemplaçaments del teixit dur trencat, o "cola" o "cargols" per connectar el teixit dur trencat. Però els implants dentals ajuden a créixer noves estructures. Que encantador!
Aquest procediment "fàcil" requereix una excel·lent biocompatibilitat i propietats tèrmiques. Quan beus sopa i menges gelat, la gent pot sentir calor i fred, però aquests sentiments provenen de la boca, no de les dents. Les dents sanes no experimenten cap irritació.
El titani té una expansió tèrmica molt baixa. Quan s'utilitza un implant a base de titani com a "arrel", no s'expandeix ni es contrau dins de la boca d'una persona. La dent acabada de formar es quedarà on hauria d'estar. La conductivitat tèrmica del titani és molt baixa, només 1/5 d'acer inoxidable, 1/3 d'alumini i 1/2 de coure. Quan s'utilitza com a corona, no es transfereix a l'estructura de la dent real. El titani protegeix la polpa de la calor i el fred.
En el camp de l'odontologia, el titani de fosa de precisió té les característiques d'alta precisió dimensional, sense bombolles i sense cavitats de contracció. Actualment, 4 tipus de titani comercialment pur (Cp Ti) s'utilitzen exclusivament per a implants dentals. Són graus ASTM 1 a 4. Tots tenen baixos nivells de conductivitat electrònica, alta resistència a la corrosió, estat termodinàmic a pH fisiològic, baixa tendència a formar ions en ambients aquosos i punts isoelèctrics d'òxids de 5-6.
Del nivell 1 al 4, la puresa disminueix i la força augmenta. El titani de grau 2 és l'estrella més popular en aplicacions d'implants. El seu límit elàstic mínim de 275 MPa és comparable al dels acers inoxidables austenítics recuits. Els aliatges de titani també es poden utilitzar quan es requereix una major resistència. Els aliatges com el Ti-6Al{-4V també s'utilitzen en diverses ocasions.
Instruments quirúrgics
En el desenvolupament d'instruments quirúrgics, la primera generació és l'acer al carboni i el seu rendiment ja no pot complir els requisits d'ús clínic després de la galvanoplastia. Sovint causen infecció. La segona generació és d'acer inoxidable austenític, però el contingut de crom és tòxic i té un cert impacte en el cos humà.
En la fabricació d'instruments quirúrgics, les propietats mecàniques i la ductilitat són les primeres qüestions a considerar. El metall ha de tenir certa ductilitat per mantenir la forma desitjada sense defectes. Alguns instruments quirúrgics bàsics són llargs i prims, com ara bisturís, pinces i tisores. Per garantir un funcionament segur, l'instrument requereix una certa força. Han de ser prou forts i no trencar-se durant la cirurgia. El mòdul mínim requerit per als instruments quirúrgics és de 100 GPa. El mòdul del titani és de 116 GPa.
Durant els procediments quirúrgics, els instruments estan directament exposats al teixit viu. Es requereix resistència a la corrosió, biocompatibilitat i propietats magnètiques. El titani no és tòxic per als teixits humans. No provoca cap resposta immunitària. Les sales d'operacions de vegades estan exposades a camps magnètics. Per exemple, una ressonància magnètica produeix un camp magnètic d'uns 1,5 Tesla. Aquest camp magnètic pot afectar els instruments quirúrgics de diverses maneres, com ara: moviment no desitjat causat per interaccions de camp magnètic (és a dir, efectes de míssils), escalfament de l'instrument a causa de la deposició de potència de radiofreqüència (RF) i fotografia associada a l'ús de l'instrument. El titani no és magnètic per garantir un funcionament segur. Les seves propietats no magnètiques també eliminen l'amenaça de danys a l'electrònica implantada petita i sensible.
Després de la cirurgia, el procés d'esterilització es realitza sota un raig de vapor calent a alta temperatura. S'utilitzen diversos netejadors per netejar bacteris i infeccions. Després de la neteja repetida, la mida de l'instrument no canvia i la qualitat de la superfície no es veu afectada. El desgast també ha de ser mínim. Els cirurgians necessiten instruments que funcionin cada vegada que s'utilitzen. El titani i els aliatges de titani tenen una bona resistència a la corrosió. El rang de temperatura de funcionament és de 150 o C a 500 o C.
Finalment, però no menys important, el pes lleuger del titani el fa especialment adequat per a la microcirurgia. Els instruments quirúrgics lleugers poden reduir la fatiga del cirurgià, especialment durant els procediments a llarg termini.
En el camp dels dispositius mèdics, el titani mèdic i els aliatges de titani són materials metàl·lics d'alta qualitat i s'utilitzen àmpliament. Els elèctrodes làser, les broques i les pinces solen estar fetes de titani.
