Biomedicīnas titāna sakausējuma materiāli attiecas uz funkcionāliem strukturāliem materiāliem, ko izmanto biomedicīnas inženierijā, īpaši ķirurģisko implantu un ortopēdisko instrumentu ražošanai un ražošanai [1]. Titāna sakausējumu apstrādes materiālu ražošana un sagatavošana ietver metalurģijas, spiediena apstrādes, kompozītmateriālu un ķīmiskās rūpniecības jomas. Pasaulē tas ir atzīts par augsto-tehnoloģiju produktu. Titāns un titāna sakausējumi pamazām ir nonākuši civilā patēriņa jomā no kosmosa, aviācijas, valsts aizsardzības un militārās rūpniecības jomām [2]. Piemēram, implanti un medicīniskās ierīces medicīnas un veselības nozarē; Pieaug pieprasījums pēc titāna apstrādes materiāliem pēc titāna golfa nūjām, titāna briļļu rāmjiem, titāna pulksteņiem, titāna velosipēdiem un citiem sporta atpūtas industrijas produktiem. Ar enerģisku biotehnoloģijas attīstību un ievērojamu izrāvienu biomedicīnas metālu materiālu un to izstrādājumu rūpniecība kļūs par pasaules ekonomikas pīlāra nozari [3]. Tostarp pieprasījums pēc titāna un tā sakausējumiem pēdējos gados ir strauji un vienmērīgi pieaudzis, pateicoties to lieliskām visaptverošajām īpašībām, piemēram, vieglajam svaram, zemam elastības modulim, netoksiskam un ne-magnētiskam, izturībai pret koroziju, augstu izturību un labu stingrību [4]. Tajā pašā laikā, kad titāna sakausējums sāk ienākt plastiskajā ķirurģijā un citās jomās, parādās jauns potenciālais tirgus pieprasījums, un titāna sakausējumu tirgus nākotnē pieaugs straujāk.
Medicīniskā titāna sakausējuma pētniecības progress
1.1 medicīniskā titāna sakausējumu klasifikācija
Titāna sakausējumus var iedalīt: tipa, + tipa un 3. tipa titāna sakausējumos.
1.2 medicīniskā titāna sakausējuma attīstības tendence
Literatūras izpētē [8-14] ir konstatēts, ka attiecīgie pētnieki gan mājās, gan ārvalstīs ir vienisprātis, ka medicīniskā titāna sakausējuma attīstība ir piedzīvojusi trīs nozīmīgos posmus. Pirmo posmu attēlo tīrs titāns un Ti-6Al-4V sakausējums; Otrais posms ir jauns posms, ko attēlo ti-5a1-2.5fe un ti-6a1-7nb + tipa sakausējums; Trešais posms galvenokārt ir labākas bioloģiskās saderības un zemāka elastības moduļa izstrāde un attīstība - Titāna sakausējuma stadija. Ideālajam biomedicīnas titāna sakausējuma materiālam [15] jāatbilst šādiem nosacījumiem: laba bioloģiskā saderība, zems elastības modulis, zems blīvums, laba pretkorozijas veiktspēja, netoksiska, augsta tecēšanas robeža, ilgs noguruma kalpošanas laiks, liela plastiskums istabas temperatūrā, viegli formējams, viegli liejams utt. Pašlaik nozīmīgākie sakausējumi, ko plaši izmanto implantu materiālos, ir Ti--6 velti1-a. Tiek ziņots, ka [16-19] V elements var izraisīt ļaundabīgu audu reakciju un tam var būt toksiskas un blakusparādības uz cilvēka organismu, savukārt Al var izraisīt osteoporozi, garīgus traucējumus un citas slimības; Lai atrisinātu šo problēmu, biomateriālisti ir apņēmušies izpētīt un pētīt jaunus biomedicīnas titāna sakausējuma materiālus bez V un al. Pirms tam jānoskaidro, kādi sakausējuma elementi ir piemēroti pievienošanai, kas ir netoksiski un atbilst bioloģiskās saderības principam. Dažos pētījumos [20-23] tika atklāts, ka tas satur netoksiskus elementus, piemēram, molibdēnu, niobiju, tantalu un cirkoniju. Titāna sakausējums satur lielu stabilu elementu saturu, un + Salīdzinot ar I tipa titāna sakausējumu, tam ir zemāks elastības modulis (E=55 ~ 80gpa), labāka bīdes spēja, cilvēka piemērotāka bīde un vairāk ķermeņa.
2 Titāna sakausējuma pielietošana
2.1 titāna sakausējuma medicīniskā bāze
Titāna un titāna sakausējuma kā cilvēka implantu izmantošanas priekšrocības ir šādas: (1) blīvums (20 grādi)=4.5g/cm3, viegls svars. Implantēšana cilvēka ķermenī: samazina cilvēka ķermeņa slodzi. Kā medicīnas ierīce: samaziniet medicīniskā personāla darbības slodzi. (2) Elastības modulis ir zems, un tīrs titāns ir 108500 mpa. Tas tiek implantēts cilvēka ķermenī: tas ir tuvāk cilvēka ķermeņa dabiskajam kaulam, kas veicina kaulu savienojumu un samazina kaula spriedzes aizsargefektu uz implantu. (3) nav magnētisks, to neietekmē elektromagnētiskais lauks un pērkona negaiss, kas pēc lietošanas ir labvēlīgs cilvēku drošībai. (4) Nav toksisks. Kā implants tam nav blakusparādību uz cilvēka ķermeni. (5) Izturība pret koroziju (bioinerts metāla materiāls), lieliska izturība pret koroziju cilvēka asiņu iegremdēšanas vidē, laba saderība ar cilvēka asinīm un šūnu audiem, nav cilvēka piesārņojuma un alerģiskas reakcijas kā implants, kas ir pamatnosacījums titāna un titāna sakausējuma uzklāšanai. (6) Tam ir augsta izturība un laba izturība. Kaulu un locītavu bojājumus izraisa trauma, audzējs un citi faktori. Lai izveidotu stabilu kaulu sastatnes, jāizmanto loka plāksnes, skrūves, mākslīgie kauli un savienojumi. Šie implanti ilgstoši jāpatur cilvēka ķermenī, un tos ietekmēs cilvēka ķermeņa lieces, vērpes, ekstrūzija un muskuļu kontrakcijas. Ir nepieciešams, lai implantiem būtu augsta izturība un stingrība.
2.2. titāna sakausējuma medicīnas un ortopēdijas jomas
Tirgus situācija ar titāna sakausējuma attīstību, titāna šķirņu pieaugumu un cenas samazināšanos, titāna pielietojums civilajā rūpniecībā ir dubultojies. CFDA iedala medicīniskās ierīces trīs līmeņos atkarībā no to drošuma no augsta līdz zemam, un trīs{1}}līmeņu valdības tās attiecīgi uzrauga un pārvalda. Implanti, kas izgatavoti no titāna un titāna sakausējuma materiāliem, pieder pie trešās medicīnas ierīču kategorijas un ir augstvērtīgi palīgmateriāli. Apakšnozares, kuru tirgus segmenti veido vairāk nekā 5%, ietver in vitro diagnostiku, sirds, attēlveidošanas diagnostiku, ortopēdiju, oftalmoloģiju un plastisko ķirurģiju. Tostarp in vitro diagnostika, ortopēdija un sirds iejaukšanās ir visātrāk{7}}augošie augstvērtīgie{8}}palīgmateriāli Ķīnā. Biomedicīnas titāna un tā sakausējumu materiālu izmantošana ir piedzīvojusi trīs ievērojamus posmus [27]: 1950. gadu sākumā komerciāli tīrs titāns pirmo reizi tika izmantots kaulu plākšņu, skrūvju, intramedulāru naglu un gūžas locītavu ražošanai Lielbritānijā un Amerikas Savienotajās Valstīs. Mathys no Šveices izmanto arī ti-6a1-7nb sakausējumu, lai ražotu neremētu bloķējošu intramedulāru nagu sistēmu (tostarp stilba kaula, augšstilba kaula un augšstilba kaulu) un dobās skrūves augšstilba kaula kakliņa lūzumu ārstēšanai. Poraina Ni Ti (pnt) sakausējuma bioaktīva materiāla ražošanas dzemdes kakla un jostas daļas starpķermeņu saplūšanas būra (būra) bioorthex uzņēmums Kanādā ir izstrādājis dzemdes kakla un jostas daļas starpķermeņu saplūšanas būru, kas izgatavots no poraina Ni Ti sakausējuma patentēta materiāla actipore GA ortopēdisku mugurkaula traumu ārstēšanai. jauna tipa titāna sakausējums ir uzlabots materiāls, ko var izmantot ortopēdijā, zobārstniecībā un asinsvadu intervencē. Ortopēdisko medicīnisko ierīču nozare aizņem 9% no pasaules medicīnas ierīču tirgus daļas un joprojām strauji aug. Ortopēdisko medicīnas ierīču tirgus galvenokārt ir sadalīts četrās jomās: traumas, locītavu, mugurkaula un citas. To vidū trauma ir vienīgā sīkāk iedalītā joma, kuru nav nodarbinājuši ārvalstu uzņēmumi. Galvenais iemesls ir tas, ka šīs jomas izstrādājumiem ir zems tehniskais saturs, tos ir viegli kopēt un darbība ir mazāk sarežģīta. To var veikt daudzas sekundārās un terciārās slimnīcas, kuras nevar pilnībā segt ārvalstu uzņēmumi. Trauma izstrādājumus var iedalīt iekšējās fiksācijas un ārējās fiksācijas ierīcēs. Iekšējās fiksācijas traumu izstrādājumi ietver intramedulāras naglas, kaulu plāksnes un skrūves. 2012. gadā iekšzemes ortopēdijas tirgū traumas veidoja 34%, locītavas 28%, mugurkauls 20% un citi 18%. Lielie savienojumi ir augstas klases medicīnas ierīces ar augstām tehniskām barjerām. Pašlaik galvenās slimnīcas galvenokārt importē ortopēdiskos materiālus. Joprojām pastāv plaisa starp vietējiem un importētajiem produktiem tehnoloģiju, dizaina, pētniecības un attīstības, materiālu, virsmas apstrādes procesa u.c. ziņā. Mākslīgās locītavas galvenokārt iedala mākslīgajās ceļu, gūžu, elkoņu, plecu, pirkstu un kāju pirkstu locītavās, starp kurām nozīmīgākā locītavu endoprotezēšana ietver gūžas un ceļa locītavas, kas veido vairāk nekā 95% no pasaules locītavu endoprotezēšanas tirgus. Mugurkaula implantu ierīces ietver torakolumbālo skrūvju plākšņu sistēmu, dzemdes kakla skrūvju plākšņu sistēmu un saplūšanas sprostu sistēmu. Starpskriemeļu saplūšanas būra sistēmu galvenokārt izmanto starpskriemeļu disku nomaiņas ārstēšanai. Tas ir arī vissvarīgākais segments, kas veido apmēram pusi no visa mugurkaula implantu tirgus.
3 secinājums
Titāna sakausējuma izcilā veiktspēja padara to par vadošo pozīciju medicīnas jomā. Līdz ar biotehnoloģijas izrāvienu un lielo pieprasījumu pēc medicīnas pielietojuma titāna sakausējuma materiālu projektēšanas un sagatavošanas tehnoloģija ir strauji attīstījusies. Pašlaik galvenie ražotie medicīniskie titāna sakausējumi ir + tipa titāna sakausējums. Sagatavošanas procesa ziņā TC4 (tc4eli) ražošana šobrīd ieņem galveno tirgus daļu. Tā kā T-titāna sakausējums ir bioloģiskās un mehāniskās savietojamības priekšrocības, tas ir kļuvis par jaunu medicīnisko titāna sakausējumu izpētes punktu un potenciālāko tehnoloģiju medicīnisko implantu jomā. Nākotnē titāna sakausējuma ražošanas tehnoloģijai vajadzētu attīstīties zema moduļa, augstas stiprības, labas bioloģiskās savietojamības un mehāniskās savietojamības virzienā. No attīstības tendencēm Type titāna sakausējums kļūs par turpmāko attīstības virzienu un medicīnas titāna sakausējumu tirgus galveno virzienu.
