Титановата сплав често е приветствана като "универсален метал" в биомедицинските приложения, покриващ почти всяка област на съвременната медицина от ортопедични импланти до зъбни възстановявания, от сърдечно-съдови стентове до хирургически инструменти.
Защо привидно обикновените метали могат "невидимо" да се придвижват през човешкото тяло и да съжителстват мирно с нашите тъкани? Каква магическа „биологична магия“ притежава? Откъде идва тази магия? Нека проучим истината в тази статия.
От изтребители до човешки тела, великолепната трансформация на титановата сплав
Историята на титановата сплав започва в авиационната индустрия. През 40-те години на миналия век учените случайно открили, че този метал, използван за производството на изтребители, всъщност се разбира добре с животински кости.
През 50-те години на миналия век титановите сплави официално навлизат в медицинската индустрия. Първоначалният звезден продукт Ti-6Al-4V (съдържащ 6% алуминий и 4% ванадий) се представи добре, но лекарите установиха, че елементът ванадий в него може да представлява риск за здравето. Така че учените по материали започнаха да „формулират нови формули“ и да заменят ванадия с по-безопасен ниобий, разработвайки нови сплави като Ti-6Al-7Nb.
Учените могат да персонализират титаниеви сплави, подходящи за различни медицински нужди, като коригират пропорциите на „съставките“ като алуминий, ванадий, ниобий и т.н. В наши дни семейството на титаниеви сплави се е развило в три основни секти:
Алфа тип: висока стабилност, но умерена сила
Бета тип: Най-еластични и най-близки до истинските кости
+ тип: Балансираща сила и издръжливост
В света на медицинските материали титановата сплав е като-универсален играч - едновременно здрав и лек и способен да съществува хармонично с човешкото тяло.
Перфектна биосъвместимост. Кой е най-големият страх, ако поставите парче метал в тялото си? Точно така, това е реакция на отхвърляне. Но титановата сплав може да съществува мирно с човешкото тяло, благодарение на специалното си умение за автоматично генериране на защитен филм (слой от титанов диоксид). Той е почти неразтворим в човешката среда, може ефективно да блокира освобождаването на метални йони и няма да бъде разяден от телесните течности, нито е лесно да предизвика атаки на имунната система.
Филмовият слой е способен да адсорбира калций и фосфат, засилвайки нуклеацията на хидроксиапатит, който е основен неорганичен компонент на човешките кости и зъби, и позволява на костните клетки да се залепят директно върху повърхността на титан, за да образуват "биологично сливане". От друга страна, известно е, че сплавите от неръждаема стомана и кобалтов хром отделят никелови и хромни йони с бавно темпо, което потенциално може да причини алергични или токсични реакции. Те обикновено са обвити във фиброзна тъкан и не могат да бъдат наистина биосъвместими.
Здрав и лек. Втората супер сила на титановата сплав са нейните механични свойства. Лекарите са открили, че идеалният материал за имплантиране трябва да има две характеристики - достатъчно здрав, за да издържи на ежедневните дейности, и достатъчно еластичен, за да бъде близо до истинските кости. Титановата сплав напълно отговаря на тези изисквания.
Първо, той е лек, с плътност само половината от тази на стоманата, но здравината му е подобна; Второ, еластичността му е умерена. Новата титаниева сплав има модул на еластичност от приблизително 60GPa (гигапаскал), което е много близо до 30GPa на човешката кост; Трето, той е устойчив на умора, може да се огъва милиони пъти, без да се счупи.
Защо човешкото тяло не отхвърля титановата сплав?
Титановата сплав е намерила голямо приложение в съвременната медицинска област поради изключителните си цялостни свойства, включително зъбни възстановявания, сърдечно-съдови стентове, ортопедични импланти и т.н. И така, защо човешкото тяло не отхвърля титановата сплав? Това започва с развиваща се интердисциплинарна област на границата на костната тъкан и имунната регулация – костна имунология.
Поискайте оферта
Имейл:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
