Prečo majú titánové prúty lekárskeho stupňa takú vynikajúcu biokompatibilitu?

Titánové prúty lekárskeho stupňa sú vyrobené hlavne z čistého zliatin titánu alebo titánu a majú sériu jedinečných fyzikálnych a chemických vlastností. Titanium je ľahký kov s hustotou asi 4,5 g/cm³, ktorý je oveľa nižší ako oceľ. Vďaka tomu je titánové tyče ľahké v lekárskych aplikáciách a môže znížiť bremeno pacientov. Titanium má tiež dobrý odpor proti korózii a vysoký odolnosť v oblasti teploty a môže udržiavať stabilný výkon v drsnom prostredí.

Avšak medzi všetkými vlastnosťami titánových prútov lekárskych stupňov je biokompatibilita nepochybne najdôležitejšou. Biokompatibilita sa týka schopnosti materiálu nespôsobovať nežiaduce reakcie alebo odmietnutie, keď príde do kontaktu s ľudským tkanivom. V prípade zdravotníckych pomôcok implantovaných do ľudského tela po dlhú dobu je kvalita biokompatibility priamo spojená s úspešnosťou operácie a kvalitou zotavenia pacienta.

Dôvod, prečo majú titánové prúty lekárskeho stupňa vynikajúcu biokompatibilitu, je hlavne v dôsledku charakteristík samotného titánového prvku a starostlivým návrhom zliatin titánu.

Titanium je biologicky inertný kov, čo znamená, že nie je ľahké chemicky reagovať s inými látkami v ľudskom prostredí. Keď je titánová tyč implantovaná do ľudského tela, nebude reagovať chemicky s okolitými tkanivami, čím sa zabráni produkcii a uvoľňovaniu škodlivých látok. Táto biologická inerncia umožňuje titánovej tyči stabilne existovať v ľudskom tele po dlhú dobu bez toho, aby spôsobila poškodenie okolitých tkanív.

Aj keď je čistý titán biologicky inert, jeho sila a húževnatosť nemusia spĺňať potreby niektorých lekárskych aplikácií. Preto sú titánové prúty lekárskeho stupňa zvyčajne vyrobené z zliatin titánu. Zliatiny titánu sa vyrábajú pridaním ďalších kovových prvkov (ako je hliník, vanadium, molybdén atď.) K čistému titánu, aby sa zlepšila jeho pevnosť a húževnatosť. Typy a obsah týchto pridaných prvkov však musia byť jemne regulované, aby sa zabezpečilo, že zliatina titánu si môže zachovať dobrú biokompatibilitu pri zachovaní vynikajúcich mechanických vlastností.

Napríklad TI-6AL-4V (TC4) je bežne používaná lekárska zliatina titánu, ktorá obsahuje 6% hliníka a 4% vanád. Táto zliatina má nielen vysokú silu a dobrú húževnatosť, ale tiež si zachováva vlastnosti bio-inertu titánu. Preto sa TC4 titánová zliatina široko používa pri výrobe zdravotníckych pomôcok, ako sú umelé kĺby a ortopedické implantáty.

Okrem vlastností samotného materiálu má povrchové ošetrenie titánových tyčí lekárskej kvality tiež dôležitý vplyv na jeho biokompatibilitu. Počas výrobného procesu sa povrch titánovej tyče obvykle podrobuje sérii ošetrení, ako je mletie, leštenie, morenia atď., Aby sa odstránila oxidová vrstva a nečistoty na povrchu a zlepšila povrchovú úpravu a rovinnosť. Tieto opatrenia na liečbu môžu znížiť trenie a podráždenie medzi titánovou tyčou a okolitým tkanivom, čím sa zníži riziko odmietnutia.

Okrem toho niektoré pokročilé technológie povrchovej úpravy (ako je eloxizácia, oxidácia mikro-oblúka atď.), Ktoré môžu tiež tvoriť hustý oxidový film na povrchu titánovej tyče. Tento oxidový film môže nielen zlepšiť odolnosť proti korózii a odolnosť proti opotrebeniu titánovej tyče, ale tiež ďalej zlepšiť jeho biokompatibilitu. Napríklad eloxizácia môže tvoriť porézny oxidový film na povrchu titánovej tyče a tieto póry môžu adsorbovať bioaktívne molekuly (ako sú proteíny, rastové faktory atď.), Čím podporuje rast a opravu okolitých tkanív.

Vďaka svojej vynikajúcej biokompatibilite, titánové prúty boli široko používané v lekárskej oblasti. Nasledujú niektoré typické scenáre aplikácií:

Umelé kĺby sú jednou z dôležitých oblastí aplikácií titánových prútov lekárskych stupňov. Či už ide o výrobu umelých kĺbov, ako sú bedrové kĺby, kolenné kĺby alebo ramenné kĺby, titánové tyče môžu poskytnúť stabilnú štrukturálnu podporu. Jeho vynikajúca biokompatibilita umožňuje titánovým tyčiam koexistovať s ľudskými kosťami po dlhú dobu bez toho, aby spôsobila nežiaduce reakcie, čím sa zabezpečilo zotavenie funkcie kĺbov a zlepšenie mobility pacientov.

Pri ortopedickej chirurgii sa titánové tyče široko používajú aj pri výrobe vnútorných fixačných zariadení, ako sú kostné dosky a kosti. Tieto zariadenia pomáhajú Bonesovi obnoviť ich normálny tvar a funkciu stanovením lokality zlomenín. Ľahká hmotnosť a vysoká pevnosť titánových tyčí umožňujú týmto zariadeniam znížiť záťaž pacientov a zároveň zabezpečiť dostatočnú pevnosť, ktorá vedie k pooperačnému zotaveniu. Okrem toho odolnosť proti korózii a dobrá elasticita titánových tyčí tiež zabezpečuje, aby sa prístroje zachovali stabilný výkon po viacnásobnom čistení a dezinfekcii.

V oblasti zubného lekárstva sa ako hlavný materiál pre zubné implantáty používajú aj titánové tyče. Jeho charakteristiky relatívne nízkej hustoty a vysokej pevnosti môžu nielen poskytnúť dobrú mechanickú podporu, ale aj po operácii tiež znížiť nepohodlie pacienta. Zároveň biokompatibilita titánových tyčí zaisťuje dobrú integráciu medzi zubnými implantátmi a okolitými tkanivami.

Okrem vyššie uvedených polí sa pri výrobe rôznych zdravotníckych pomôcok bežne používajú aj titánové prúty lekárskeho stupňa. Napríklad vasulárne ihly vaskulárnych stehov, sternálne stehy a iné nástroje hrajú dôležitú úlohu pri chirurgii srdca; Použitie titánových elektród v lekárskych zariadeniach, ako sú elektrokardiografy, zlepšuje presnosť diagnostiky; a použitie ciev v titánových kultúrach v in vitro kultivačných strojoch poskytuje stabilnejšie experimentálne prostredie pre biomedicínsky výskum.