tytan medyczny
Medyczne materiały metalowe, znane również jako metalowe materiały do implantów chirurgicznych, są stosowane głównie do diagnostyki, leczenia oraz wymiany lub wzmacniania tkanki ludzkiej. W ciągu ostatnich 20 lat, chociaż rozwój metalowych materiałów medycznych był stosunkowo powolny w porównaniu z materiałami biomedycznymi, takimi jak materiały polimerowe, materiały kompozytowe, materiały hybrydowe i pochodne, charakteryzują się one wysoką wytrzymałością, dobrą ciągliwością, odpornością na zmęczenie zginaniem i doskonałą obróbką wydajność. Posiada doskonałe właściwości, których nie zastąpi wiele innych rodzajów materiałów medycznych i jest najpowszechniej stosowanym w praktyce klinicznej materiałem implantacyjnym nośnym. Zwłaszcza wraz z rozwojem technologii druku 3D z metalu, coraz szerzej stosowane są metalowe materiały medyczne. Do najważniejszych zastosowań należą: płytki mocujące złamania, śruby, sztuczne stawy i implanty korzeni zębów.
Medyczny stop tytanu
Medyczny stop tytanu (biomedyczny stop tytanu) to jeden z najbardziej biokompatybilnych metali znanych dotychczas. Od lat czterdziestych XX wieku tytan i jego stopy są stopniowo stosowane w medycynie klinicznej. W 1951 roku ludzie zaczęli używać czystego tytanu do produkcji płytek kostnych i śrub kostnych. W połowie-1970X wieku tytan i stopy tytanu zaczęto powszechnie stosować w medycynie i stały się jednymi z najbardziej obiecujących materiałów medycznych. Obecnie tytan i stopy tytanu są stosowane głównie w ortopedii, zwłaszcza w rehabilitacji kości kończyn i czaszek, do produkcji różnych urządzeń do stabilizacji wewnętrznej złamań, sztucznych stawów, czaszek i opony twardej (ryc. 1), sztucznych zastawek serca, zębów , dziąsła, zamki itp. zębodoły i korony. Wśród nich najczęściej stosowanym stopem tytanu medycznego jest GR5 (Ti-6A1-4V). Stop ma w temperaturze pokojowej dwufazową mieszaną strukturę dziesięciobeta, a jego wytrzymałość i inne właściwości mechaniczne można znacznie poprawić poprzez obróbkę roztworową i starzenie.
Rycina 1 Stent sercowo-naczyniowy ze stopu medycznego stopu tytanu medycznego z pamięcią kształtu
Gęstość tytanu i stopów tytanu wynosi około 4,5 g/cm3, czyli prawie o połowę mniej niż w przypadku stali nierdzewnej i stopów kobaltu. Gęstość jest zbliżona do gęstości ludzkiej tkanki twardej, a jej biokompatybilność, odporność na korozję i odporność na zmęczenie są lepsze niż w przypadku stali nierdzewnej i stopów kobaltu. Jest to obecnie najlepszy metalowy materiał medyczny. Powinowactwo tytanu i stopów tytanu do organizmu człowieka wynika z faktu, że gęsta warstwa pasywacyjna tlenku tytanu (TiO2) na powierzchni może indukować odkładanie się jonów wapnia i fosforu w płynach ustrojowych, tworząc apatyt, wykazujący pewną aktywność biologiczną i osteointegrację umiejętność. Mocne, szczególnie odpowiednie do implantacji śródkostnej. Wadami tytanu i stopów tytanu jest niska twardość i słaba odporność na zużycie. Jeśli nastąpi zużycie, najpierw doprowadzi to do zniszczenia warstwy tlenku, a następnie produkty korozji cząstek zużycia przedostaną się do tkanki ludzkiej, zwłaszcza toksyczny wanad (V) zawarty w Ti-6A{{ 5}}Stop V doprowadzi do uszkodzenia implantu. Aby poprawić odporność tytanu i stopów tytanu na zużycie, powierzchnię tytanu i wyrobów ze stopów tytanu można poddać obróbce wysokotemperaturowym amoniakiem jonowym lub technologią implantacji jonów w celu zwiększenia ich odporności na zużycie powierzchniowe. W ostatnich latach opracowano nowe stopy tytanu (głównie stopy typu -), wszystkie skupiające się na redukcji V, Al i innych pierwiastków szkodliwych dla organizmu ludzkiego oraz skutecznej poprawie biokompatybilności stopów tytanu.
