Почему медицинские титановые стержни имеют такую ​​отличную биосовместимость?

Титановые стержни медицинского уровня в основном изготовлены из чистых титановых или титановых сплавов и имеют ряд уникальных физических и химических свойств. Титан - это легкий металл с плотностью около 4,5 г/см сегодня, что намного ниже, чем сталь. Это делает титановые стержни легкими в медицинском применении и может снизить бремя для пациентов. Титан также обладает хорошей коррозионной стойкостью и высокой температурой и может поддерживать стабильную производительность в суровых условиях.

Однако среди всех свойств титановых стержней медицинского уровня биосовместимость, несомненно, является наиболее важной. Биосовместимость относится к способности материала не вызывать побочных реакций или отторжения, когда он вступает в контакт с тканью человека. Для медицинских устройств, имплантированных в организм человека в течение длительного времени, качество биосовместимости напрямую связано с уровнем успеха операции и качеством выздоровления пациента.

Причина, по которой медицинские титановые стержни имеют превосходную биосовместимость, в основном связана с характеристиками самого титанового элемента и тщательного дизайна титановых сплавов.

Титан является биологически инертным металлом, что означает, что химически нелегко реагировать с другими веществами в окружающей среде. Когда титановый стержень имплантируется в организм человека, он не будет химически реагировать с окружающими тканями, тем самым избегая выработки и высвобождения вредных веществ. Эта биологическая проникновенность позволяет титановому стержне существуют стабильно в организме человека в течение длительного времени, не вызывая повреждения окружающих тканей.

Хотя чистый титан является биологическим, его сила и выносливость могут не удовлетворить потребности некоторых медицинских применений. Поэтому титановые стержни медицинского уровня обычно изготавливаются из титановых сплавов. Титановые сплавы производятся путем добавления других металлических элементов (таких как алюминий, ванадий, молибден и т. Д.) В чистый титан, чтобы улучшить его прочность и прочность. Тем не менее, типы и содержание этих добавленных элементов должны быть тонко регулированы, чтобы гарантировать, что сплав титана может поддерживать хорошую биосовместимость при сохранении превосходных механических свойств.

Например, TI-6AL-4V (TC4) является обычно используемым медицинским сплавом титана, который содержит 6% алюминий и 4% ванадий. Этот сплав не только имеет высокую силу и хорошую прочность, но и сохраняет биологические свойства титана. Следовательно, титановый сплав TC4 широко используется в производстве медицинских устройств, таких как искусственные суставы и ортопедические имплантаты.

В дополнение к свойствам самого материала, поверхностная обработка титановых стержней медицинского уровня также оказывает важное влияние на его биосовместимость. Во время производственного процесса поверхность титанового стержня обычно подвергается ряду обработок, таких как шлифовка, полировка, маринованная и т. Д., Для удаления оксидного слоя и примесей на поверхности и улучшения поверхностной отделки и плоской. Эти меры лечения могут уменьшить трение и раздражение между титановым стержнем и окружающей тканью, тем самым снижая риск отторжения.

Кроме того, некоторые передовые технологии обработки поверхности (такие как анодирование, микроармоночное окисление и т. Д.) Также могут образовывать плотную оксидную пленку на поверхности титанового стержня. Эта оксидная пленка может не только улучшить коррозионную стойкость и устойчивость к износу титанового стержня, но и еще больше улучшить его биосовместимость. Например, анодирование может образовывать пористую оксидную пленку на поверхности титанового стержня, и эти поры могут адсорбировать биоактивные молекулы (такие как белки, факторы роста и т. Д.), Таким образом, способствуя росту и восстановлению окружающих тканей.

Благодаря отличной биосовместимости, Медицинские титановые стержни широко использовались в медицинской сфере. Ниже приведены некоторые типичные сценарии применения:

Искусственные суставы являются одной из важных областей применения медицинских титановых стержней. Будь то производство искусственных суставов, таких как тазобедренные суставы, коленные суставы или плечо, титановые стержни могут обеспечить стабильную структурную поддержку. Его превосходная биосовместимость позволяет титановым стержням долгое время сосуществовать с костями человека в течение длительного времени, не вызывая побочных реакций, что обеспечивает восстановление функции суставов и улучшение подвижности пациентов.

В ортопедической хирургии титановые стержни также широко используются при изготовлении внутренних фиксационных устройств, таких как костные пластины и костяные ногти. Эти устройства помогают костям восстановить свою нормальную форму и функцию, исправляя сайт перелома. Легкий вес и высокая прочность титановых стержней позволяют этим устройствам снижать бремя у пациентов, обеспечивая при этом достаточную прочность, что способствует послеоперационному выздоровлению. Кроме того, коррозионная стойкость и хорошая эластичность титановых стержней также гарантируют, что инструменты сохраняют стабильную производительность после множественной очистки и дезинфекции.

В области стоматологии титановые стержни также используются в качестве основного материала для зубных имплантатов. Его относительно низкая плотность и высокая прочность могут не только обеспечить хорошую механическую поддержку, но и снизить дискомфорт пациента после операции. В то же время биосовместимость титановых стержней также обеспечивает хорошую интеграцию между зубными имплантатами и окружающими тканями.

В дополнение к вышеуказанным полям, титановые стержни медицинского уровня также широко используются при изготовлении различных медицинских устройств. Например, титановые сосудистые шва, стернальные швы и другие инструменты играют важную роль в хирургии сердца; Использование титановых электродов в медицинском оборудовании, таком как электрокардиограф, повышает точность диагноза; и использование титановых культурных сосудов в культурных машинах in vitro обеспечивает более стабильную экспериментальную среду для биомедицинских исследований.