Zastosowanie i trend materiałów ze stopów tytanu do użytku medycznego

I. Zastosowanie materiałów stopowych tytanu do zastosowań medycznych

Ze względu na swoje doskonałe właściwości mechaniczne, doskonałą odporność na korozję i doskonałą-kompatybilność biologiczną stopy tytanu medycznego są szeroko stosowane w dziedzinie bio-medycyny, zwłaszcza w ortopedycznych implantach dentystycznych i urządzeniach sercowo-naczyniowych. W porównaniu ze stopami stali nierdzewnej i-chromu-kobaltu, tytan i jego stopy są szeroko stosowane ze względu na ich wyższą wytrzymałość, niższy moduł sprężystości i lepszą-kompatybilność biologiczną.

W ostatnich latach prace nad stopami tytanu o niskim-module- są nadal w opracowaniu, a porowate stopy na bazie tytanu- są również w przygotowaniu jako alternatywny materiał na implanty ortopedyczne, który może zapewnić dobre połączenie biologiczne poprzez wzrost tkanki kostnej w jej porowatą sieć.

Stopy tytanu typu beta-przykuły uwagę ze względu na niski moduł sprężystości i dobrą-kompatybilność biologiczną i są uważane za obiecujące materiały do ​​produkcji implantów biomedycznych nowej generacji. Dodając nie-toksyczne pierwiastki, takie jak Mo, Si, Zr i Ta, nowe stopy Ti-Mo nie tylko poprawiają moduł sprężystości, ale także poprawiają odporność na korozję i-kompatybilność biologiczną-.

Ponadto nanostrukturalny, handlowo czysty tytan (CPTi) może znacznie poprawić właściwości mechaniczne i reaktywność biologiczną materiałów po obróbce technologią silnego odkształcenia plastycznego (SPD), zapewniając nowe rozwiązanie dla implantów dentystycznych.

Chociaż w pewnym stopniu uzyskano-długoterminowe bezpieczeństwo i funkcjonalność medycznych stopów tytanu w leczeniu klinicznym, w centrum badań nadal znajduje się dalsza poprawa ich zgodności biologicznej i mechanicznej. Technologia modyfikacji powierzchni uważana jest za skuteczną metodę poprawy aktywności biologicznej, odporności na zużycie i odporności na korozję medycznych stopów tytanu. Na przykład dodając składniki aktywne do biomedycznego tytanu i stopów tytanu, można znacznie zwiększyć ryzyko infekcji pooperacyjnej i uzyskać nowe powierzchnie bio-materiałów o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych.

Ze względu na swoje unikalne właściwości fizyczne i chemiczne stopy tytanu medycznego odgrywają ważną rolę w dziedzinie bio-medycyny. Przyszłe kierunki badań obejmują nowe materiały ze stopów tytanu medycznego o niskim-module,-wysokiej{3}}wytrzymałości, wielofunkcyjne i niedrogie-medyczne materiały ze stopów tytanu oraz dalszą poprawę ich zgodności biologicznej i mechanicznej poprzez technologię modyfikacji powierzchni w celu spełnienia potrzeb leczenia klinicznego. Jednocześnie technologia-nanostruktury i materiały porowate zapewniają nowe możliwości poprawy właściwości medycznych stopów tytanu.

II. Najnowsze postępy w badaniach nad stopami tytanu do zastosowań medycznych

Najnowsze postępy badawcze nad medycznymi stopami tytanu skupiają się głównie na następujących aspektach:

Zastosowanie technologii druku 3D

Produkcja implantów ze stopów tytanu medycznego odbywa się głównie metodą odlewania, co stanowi jeden rodzaj produktu i nie jest w stanie zaspokoić potrzeb medycyny precyzyjnej.. 3Technologia druku D wykazuje istotne zalety w obszarze medycznych stopów tytanu, ponieważ może zapewnić zróżnicowaną obróbkę. Zwłaszcza w produkcji porowatych medycznych stopów tytanu, technologia druku 3D może nie tylko realizować projektowanie złożonych struktur, ale także lepiej dostosowywać się do różnych potrzeb klinicznych w zależności od gęstości i porowatości wymaganych materiałów.

Metastabilne -stopy tytanu

Metastabilne stopy tytanu -uważane są za kluczowy kierunek nowej generacji medycznych stopów tytanu ze względu na ich niższy moduł sprężystości i doskonałą-kompatybilność biologiczną. Materiały te charakteryzują się dodatkiem-nietoksycznych pierwiastków, takich jak Nb, Mo, Ta, Zr i Sn. Obecne badania skupiają się na dalszym module sprężystości, poprawie wytrzymałości, wydajności zmęczeniowej i cechach funkcjonalnych oraz innych kompleksowych właściwościach. Ponadto ważne-badania nad mechanizmem interakcji pierwiastków stopowych, projektowaniem składu stopu, metodami kontroli mikro-struktury i właściwości oraz mechanizmami mikro{8}}mechanicznymi również stanowią ważne kierunki w tej dziedzinie.

Studium technologii modyfikacji powierzchni

Ponieważ na powierzchni tytanu medycznego i stopów tytanu łatwo tworzy się obojętna warstwa pasywacyjna, która wpływa na połączenie wszczepianych instrumentów oraz tkanek miękkich i twardych, technologia modyfikacji powierzchni stała się kluczem do poprawy właściwości użytkowych stopów tytanu medycznego. W ostatnich latach szeroko badano fizyczne osadzanie z fazy gazowej, natryskiwanie plazmowe, implantację jonów, napawanie laserowe, syntezę zolu-żelu i inne metody modyfikacji powierzchni w celu poprawy właściwości powierzchni tytanu medycznego i stopów tytanu, takich jak bio-kompatybilność, odporność na zużycie i właściwości antybakteryjne.