Титановый сплав часто называют «универсальным металлом» в биомедицинских целях, охватывая почти все области современной медицины: от ортопедических имплантатов до зубных реставраций, от сердечно-сосудистых стентов до хирургических инструментов.
Почему, казалось бы, обычные металлы могут «невидимо» перемещаться по человеческому телу и мирно сосуществовать с нашими тканями? Какой волшебной «биологической магией» оно обладает? Откуда эта магия? Давайте узнаем правду в этой статье.
От истребителей до человеческих тел: великолепная трансформация титанового сплава
История титанового сплава началась в авиационной промышленности. В 1940-х годах ученые случайно обнаружили, что этот металл, используемый для изготовления истребителей, на самом деле хорошо уживается с костями животных.
В 1950-х годах титановые сплавы официально вошли в медицинскую промышленность. Исходный звездчатый продукт Ti-6Al-4V (содержащий 6% алюминия и 4% ванадия) показал хорошие результаты, но врачи обнаружили, что содержащийся в нем элемент ванадий может представлять опасность для здоровья. Поэтому ученые-материаловеды начали «формулировать новые формулы» и заменять ванадий более безопасным ниобием, разрабатывая новые сплавы, такие как Ti-6Al-7Nb.
Ученые могут настраивать титановые сплавы, подходящие для различных медицинских нужд, регулируя пропорции «ингредиентов», таких как алюминий, ванадий, ниобий и т. д. В настоящее время семейство титановых сплавов разделилось на три основные группы:
Тип Альфа: высокая стабильность, но умеренная прочность.
Бета-тип: наиболее эластичный и максимально приближенный к настоящим костям.
+ тип: баланс силы и прочности
В мире медицинских материалов титановый сплав является универсальным-игроком -, одновременно прочным и легким, способным гармонично сосуществовать с человеческим телом.
Идеальная биосовместимость. Какой самый большой страх, если воткнуть в тело кусок металла? Правильно, это реакция отторжения. Но титановый сплав может мирно сосуществовать с телом человека благодаря своему особому умению автоматически создавать защитную пленку (слой диоксида титана). Он практически нерастворим в среде обитания человека, может эффективно блокировать высвобождение ионов металлов, не разъедается жидкостями организма, а также с трудом вызывает атаки иммунной системы.
Слой пленки способен адсорбировать кальций и фосфат, усиливая зародышеобразование гидроксиапатита, который является основным неорганическим компонентом человеческих костей и зубов, и позволяя костным клеткам непосредственно прилипать к поверхности титана, образуя «биологический сплав». С другой стороны, известно, что нержавеющая сталь и сплавы кобальта и хрома медленно выделяют ионы никеля и хрома, что потенциально может вызвать аллергические или токсические реакции. Они обычно заключены в фиброзную ткань и не могут быть по-настоящему биосовместимыми.
Прочный и легкий. Вторая сверхспособность титанового сплава — его механические свойства. Врачи обнаружили, что идеальный материал имплантата должен обладать двумя характеристиками: - достаточно прочный, чтобы выдерживать повседневную деятельность, и достаточно эластичный, чтобы быть близким к реальным костям. Титановый сплав прекрасно отвечает этим требованиям.
Во-первых, он легкий, его плотность вдвое меньше плотности стали, но прочность его аналогична; Во-вторых, его эластичность умеренная. Новый титановый сплав имеет модуль упругости примерно 60 ГПа (гигапаскаль), что очень близко к 30 ГПа человеческой кости; В-третьих, он устойчив к усталости, его можно сгибать миллионы раз, не разрушая.
Почему организм человека не отвергает титановый сплав?
Титановый сплав нашел широкое применение в современной медицине благодаря своим выдающимся общим свойствам, включая реставрацию зубов, сердечно-сосудистые стенты, ортопедические имплантаты и так далее. Так почему же организм человека не отвергает титановый сплав? Это начинается с развития междисциплинарной области на стыке костной ткани и иммунной регуляции – костной иммунологии.
Запросить цену
Электронная почта:bjcxtitanium@gmail.com
WhatsApp:+8613571718779
