Aliajul de titan este adesea salutat ca „metalul universal” în aplicațiile biomedicale, acoperind aproape toate domeniile medicinei moderne, de la implanturi ortopedice la restaurări dentare, de la stenturi cardiovasculare la instrumente chirurgicale.
De ce metalele aparent obișnuite pot trece „invizibil” prin corpul uman și pot coexista pașnic cu țesuturile noastre? Ce „magie biologică” magică posedă? De unde vine această magie? Să explorăm adevărul în acest articol.
De la avioane de luptă la corpuri umane, transformarea magnifică a aliajului de titan
Povestea aliajului de titan a început în industria aviației. În anii 1940, oamenii de știință au descoperit din greșeală că acest metal folosit la fabricarea avioanelor de luptă se înțelegea bine cu oasele animalelor.
În anii 1950, aliajele de titan au intrat oficial în industria medicală. Produsul vedetă inițial Ti-6Al-4V (conținând 6% aluminiu și 4% vanadiu) a funcționat bine, dar medicii au descoperit că elementul vanadiu din acesta poate prezenta riscuri pentru sănătate. Așa că oamenii de știință din materiale au început să „formuleze noi formule” și să înlocuiască vanadiul cu niobiu mai sigur, dezvoltând noi aliaje, cum ar fi Ti-6Al-7Nb.
Oamenii de știință pot personaliza aliajele de titan potrivite pentru diferite nevoi medicale prin ajustarea proporțiilor de „ingrediente” precum aluminiu, vanadiu, niobiu etc. În prezent, familia aliajelor de titan s-a dezvoltat în trei secte majore:
Tip alfa: stabilitate ridicată, dar rezistență moderată
Tipul beta: Cel mai elastic și cel mai apropiat de oasele reale
+ tip: Echilibrarea rezistenței și tenacității
În lumea materialelor medicale, aliajul de titan este ca un jucător -tot-around - atât robust, cât și ușor și capabil să coexiste armonios cu corpul uman.
Biocompatibilitate perfecta. Care este cea mai mare frică dacă îți pui o bucată de metal în corp? Așa e, este o reacție de respingere. Dar aliajul de titan poate coexista pașnic cu corpul uman, datorită abilității sale speciale de a genera automat o peliculă protectoare (stratul de dioxid de titan). Este aproape insolubil în mediul uman, poate bloca eficient eliberarea ionilor metalici și nu va fi corodat de fluidele corpului și nici nu este ușor să declanșeze atacuri ale sistemului imunitar.
Stratul de film este capabil să adsorbe calciu și fosfat, sporind nuclearea hidroxiapatitei care este o componentă anorganică primară a oaselor și dinților umani și permițând celulelor osoase să adere direct pe suprafața de titan pentru a forma o „fuziune biologică”. Pe de altă parte, se știe că oțelul inoxidabil și aliajele de crom cobalt eliberează ionii de nichel și crom într-un ritm lent, ceea ce poate provoca reacții alergice sau toxice. Ele sunt de obicei acoperite în țesut fibros și nu pot fi cu adevărat biocompatibile.
Puternic și ușor. A doua superputere a aliajului de titan sunt proprietățile sale mecanice. Medicii au descoperit că materialul ideal pentru implant ar trebui să aibă două caracteristici - suficient de puternic pentru a rezista la activitățile zilnice și suficient de elastic pentru a fi aproape de oasele reale. Aliajul de titan îndeplinește perfect aceste cerințe.
În primul rând, este ușor, cu o densitate de doar jumătate față de oțel, dar rezistența sa este similară; În al doilea rând, elasticitatea sa este moderată. Noul aliaj de titan are un modul elastic de aproximativ 60GPa (gigapascal), care este foarte apropiat de 30GPa al osului uman; În al treilea rând, este rezistent la oboseală, poate fi îndoit de milioane de ori fără a se fractura.
De ce corpul uman nu respinge aliajul de titan?
Aliajul de titan și-a găsit o mare aplicație în domeniul medical contemporan datorită proprietăților sale generale remarcabile, inclusiv restaurări dentare, stenturi cardiovasculare, implanturi ortopedice și așa mai departe. Deci, de ce corpul uman nu respinge aliajul de titan? Aceasta începe cu un domeniu interdisciplinar în curs de dezvoltare la interfața țesutului osos și reglarea imunitară – imunologia osoasă.
Solicitați o cotație
E-mail:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
