Bahan alloy titanium biomédis sareng aplikasi

Bahan alloy titanium biomédis sareng aplikasi

Bahan alloy titanium biomédis khusus ngarujuk kana jinis bahan struktural fungsional anu dianggo dina rékayasa biomédis, khusus pikeun produksi sareng manufaktur implan bedah sareng produk alat ortopedi. Produksi sareng persiapan bahan pangolahan alloy titanium ngalibetkeun widang metalurgi, pamrosésan tekanan, bahan komposit, sareng industri kimia, sareng mangrupikeun produk téknologi tinggi anu diakui di dunya. Titanium jeung alloy titanium geus laun asup kana widang konsumsi sipil ti widang aerospace, aviation, jeung pertahanan nasional. Produk sapertos implants sareng alat médis dina industri médis sareng kaséhatan; Klub golf titanium dina industri olahraga sareng luang, ogé pigura gelas titanium, jam tangan titanium, sapédah titanium, sareng produk sanésna, paménta pikeun bahan olahan titanium terus ningkat. Kalayan pamekaran anu kuat sareng terobosan biotéhnologi, industri bahan logam sareng produk biomédis bakal janten industri pilar ékonomi dunya. Di antarana, titanium jeung alloy na geus ngalaman tumuwuhna gancang tur ajeg dina paménta dina taun panganyarna alatan sipat komprehensif maranéhanana alus teuing kayaning lightweight, modulus elastis low, non-toksik sarta non-magnét, résistansi korosi, kakuatan tinggi, sarta kateguhan alus. Dina waktos anu sami, nalika alloy titanium mimiti asup kana bedah plastik sareng widang anu sanés, tungtutan pasar poténsial énggal muncul, sareng pasar alloy titanium bakal tumbuh langkung gancang ka hareup.

kamajuan panalungtikan alloy titanium médis

1.1 Klasifikasi alloy titanium médis

alloy titanium bisa dibagi kana tilu kategori nurutkeun jenis microstructure bahan: tipe α, tipe α + β, jeung tipe β alloy titanium.

1.2 Trend ngembangkeun titanium Médis alloy

Saatos panalungtikan literatur, éta kapanggih yén peneliti relevan di imah jeung di mancanagara unanimously yakin yén ngembangkeun alloy titanium médis geus ngaliwatan tilu tahap iconic. Tahap kahiji diwakilan ku titanium murni sareng alloy Ti-6Al-4V; tahap kadua digambarkeun ku alloy Ti New α+β digambarkeun ku -5A1-2.5Fe jeung Ti-6A1-7Nb; tahap katilu nyaéta tahap utama ngembangkeun sarta ngamekarkeun alloy β-titanium kalawan biocompatibility hadé tur modulus elastis handap. Idéal bahan alloy titanium biomédis kudu minuhan kaayaan di handap: biocompatibility alus, modulus elastis low, dénsitas low, sipat anti korosi alus, non-toksik, kakuatan ngahasilkeun tinggi, hirup kacapean panjang, sarta plasticity badag dina suhu kamar. , gampang ngabentuk, gampang tuang, jsb alloy penting anu geus loba dipaké dina bahan susuk nyaéta Ti-6A1-4V jeung Ti-6A1-4VELI. Aya laporan dina literatur yén unsur V bisa ngabalukarkeun réaksi jaringan ganas sarta bisa boga efek samping toksik dina awak manusa, bari Al bisa ngabalukarkeun osteoporosis sarta gangguan méntal. Pikeun ngabéréskeun masalah ieu, élmuwan biomaterial ayeuna komitmen pikeun ngajalajah sareng nalungtik V-gratis, bahan aloi titanium biomédis anyar Al, sateuacan éta kedah terang naon jinis unsur alloy anu cocog pikeun nambihan anu henteu toksik sareng biokompatibel. . Studi geus kapanggih yén alloy β-titanium ngandung unsur non-toksik kayaning molybdenum, niobium, tantalum, sarta zirconium ngandung eusi luhur unsur β-stabilizing sarta mibanda modulus elastis handap (E = 55 ~ 80GPa) jeung kinerja geser hadé tur kateguhan, éta leuwih cocog pikeun implantation kana awak manusa salaku susuk.

Aplikasi tina alloy titanium

2.1 Dasar médis tina alloy titanium

Kaunggulan utama ngagunakeun alloy titanium jeung titanium salaku implants manusa nyaéta: (1) Density (20 ° C) = 4.5g/cm3 jeung lightweight. Implanted kana awak manusa: ngurangan beban dina awak manusa; salaku alat médis: ngurangan beban operasi dina tanaga médis. (2) Modulus elastis rendah, sareng titanium murni nyaéta 108500MPa. Nalika implanted kana awak manusa: éta ngadeukeutan ka tulang alam awak manusa, nu kondusif pikeun grafting tulang jeung ngurangan pangaruh stress-shielding tina tulang dina susuk. (3) Non-magnét, henteu kapangaruhan ku médan éléktromagnétik sareng badai guludug, anu mangpaat pikeun kasalametan manusa saatos dianggo. (4) Éta non-toksik sareng teu gaduh efek toksik atanapi samping dina awak manusa salaku susuk. (5) Résistansi korosi (bahan logam inert biologis). Cai mibanda résistansi korosi alus teuing di lingkungan immersion getih manusa sarta ensures kasaluyuan alus kalawan getih manusa sarta jaringan sél. Salaku susuk, éta henteu ngahasilkeun polusi manusa sareng henteu ngabahayakeun pikeun awak manusa. Réaksi alérgi bakal lumangsung, anu mangrupikeun kaayaan dasar pikeun aplikasi titanium sareng alloy titanium. (6) Kakuatan anu luhur sareng kateguhan anu saé. Karusakan tulang sareng sendi kusabab trauma, tumor, sareng faktor sanésna. Pikeun nyieun scaffold tulang stabil, piring arc, screws, tulang jieunan, sendi, jsb kudu dipaké. implants ieu kudu ditinggalkeun di tempat pikeun lila. awak manusa bakal tunduk kana bending, twisting, squeezing, kontraksi otot, sarta épék séjén awak manusa, merlukeun implants boga kakuatan tinggi na kateguhan.

2.2 Médis jeung orthopedic widang alloy titanium

Kaayaan Pasar Kalayan ngembangkeun alloy titanium, kanaékan variétas bahan titanium, sareng pangurangan harga, aplikasi titanium dina industri sipil parantos dua kali. CFDA ngabagi alat médis kana tilu tingkat dumasar kana kasalametanana ti luhur ka handap, sareng aranjeunna diawasi sareng diurus ku tilu tingkat pamaréntahan masing-masing. Implants dijieunna tina bahan alloy titanium jeung titanium milik kategori katilu alat médis sarta consumables nilai luhur. Subsektor akuntansi langkung ti 5% pasar kalebet genep bagéan utama: diagnostik in vitro, kardiologi, pencitraan diagnostik, orthopedics, ophthalmology, sareng bedah plastik. Diantarana, diagnostik in vitro, orthopedics, sareng campur jantung mangrupikeun bahan konsumsi anu paling gancang ngembang di Cina. Aplikasi titanium biomedis jeung bahan alloy na geus ngaliwatan tilu tahap iconic: Aplikasi awal Dina awal 1950-an, mimiti di Britania Raya jeung Amérika Serikat, titanium murni komersil dipaké pikeun nyieun piring tulang, screws, kuku intramedullary, sarta hip. mendi. Pausahaan Swiss Mathys ogé ngagunakeun alloy Ti-6A1-7Nb pikeun ngahasilkeun sistem kuku intramedullary konci non-dilegakeun (kaasup tibia, humerus, sarta femur) jeung screws kerung pikeun pengobatan fractures tulang beuheung femoral. Porous Ni-Ti (PNT) bahan bioaktif alloy dipaké pikeun ngahasilkeun cervical jeung lumbar intervertebral fusi kandang (Cage). Perusahaan BIORTHEX Kanada parantos ngembangkeun kandang fusi intervertebral cervical sareng lumbar anu didamel tina porous alloy Ni-Ti bahan dipaténkeun ACTIPORE G pikeun pengobatan tatu tulang tonggong orthopedic. The beta-titanium alloy anyar bisa dipaké salaku bahan canggih pikeun sababaraha kaperluan kayaning orthopedics, kedokteran gigi, sarta campur vascular. Industri alat médis ortopedi nyababkeun 9% tina pangsa pasar alat médis global sareng masih ngembang pesat. Pasar alat médis ortopedi utamina dibagi kana opat daérah: trauma, sendi, tulang tonggong, sareng anu sanésna. Diantarana, trauma mangrupikeun hiji-hijina bagean anu ayeuna henteu gaduh pangsa pasar utama anu dijajah ku perusahaan asing. Alesan utama nyaéta yén produk dina widang ieu gaduh eusi téknis anu rendah, gampang ditiru, sareng henteu sesah dioperasikeun. Éta tiasa dilaksanakeun di seueur rumah sakit tingkat kadua sareng katilu, sareng perusahaan asing henteu tiasa nutupan aranjeunna. Produk trauma tiasa dibagi kana fiksasi internal sareng alat fiksasi éksternal. Produk trauma fiksasi internal kalebet paku intramedullary, pelat tulang, sekrup, jsb. Dina 2012, trauma accounted pikeun 34% tina pasar orthopedics domestik, sendi 28%, tulang tonggong 20%, jeung sajabana. 18%. Sendi ageung mangrupikeun alat médis anu luhur kalayan halangan téknis anu luhur. Ayeuna, rumah sakit mainstream utamana ngagunakeun bahan orthopedic impor. Masih aya gap antara produk domestik jeung impor dina hal téhnologi, desain, panalungtikan sarta pamekaran, bahan, prosés perlakuan permukaan, jsb. Sendi jieunan utamana dibagi kana tuur jieunan, hips, elbows, taktak, ramo jeung toe sendi, jsb. Diantarana, panggantian gabungan anu paling penting kalebet sendi hip sareng sendi dengkul, anu ngahijikeun langkung ti 95% tina pasar ngagantian gabungan global. Alat implan tulang tonggong kalebet sistem piring kuku thoracolumbar, sistem pelat kuku tulang tonggong cervical, sareng sistem kandang fusi, diantarana sistem kandang intervertebral utamina dianggo pikeun pengobatan ngagantian cakram intervertebral sareng ogé bagian anu paling penting, ngitung sakitar pasar implan tulang tonggong. .

kacindekan

Sipat unggul tina alloy titanium geus nyumbang kana posisi ngarah dina widang médis. Desain bahan sareng téknologi persiapan tina alloy titanium parantos berkembang gancang kalayan terobosan dina biotéhnologi sareng paménta ageung pikeun aplikasi médis. The alloy titanium médis ayeuna dihasilkeun utamana α + β tipe titanium alloy. Tina sudut pandang téknologi persiapan, produksi TC4 (TC4ELI) ayeuna ngeusian pangsa pasar utama. β-tipe alloy titanium boga kaunggulan tangtu dina biocompatibility tur kasaluyuan mékanis, ku kituna geus jadi hotspot panalungtikan pikeun alloy titanium médis anyar jeung téhnologi paling poténsial dina widang implants médis. Dina mangsa nu bakal datang, téhnologi produksi alloy titanium kudu ngamekarkeun dina arah modulus low, kakuatan tinggi, biocompatibility alus, sarta kasaluyuan mékanis. Tina sudut pandang tren pamekaran, alloy titanium tipe β bakal janten arah pangembangan masa depan sareng aliran utama pasar alloy titanium médis.