Astratt: Bl-iżvilupp vigoruż u skoperti kbar tal-bijoteknoloġija, id-domanda għal-ligi bijomediċi tat-titanju qed tikber malajr. Madankollu, minħabba l-patoġeniċità ta 'V u Al fil-ligi tat-titanju mediċi użati ħafna bħal TC4 u TC4ELI, ir-riċerka u l-iżvilupp ta' ligi mediċi ġodda tat-titanju għandha sinifikat prattiku kbir u prospetti wiesgħa tas-suq f'pajjiżi. Dan l-artikolu jiddeskrivi fil-qosor il-klassifikazzjoni, il-proprjetajiet bażiċi u l-bażi ta 'applikazzjoni ta' ligi bijomediċi tat-titanju; jindika x-xejra ta 'żvilupp tagħha fil-qasam mediku; u jiġbor fil-qosor l-ipproċessar bażiku u l-metodi ta 'preparazzjoni u l-metodi ta' evalwazzjoni tal-prestazzjoni ta 'ligi tat-titanju β ġodda.
Kliem ewlieni: liga medika tat-titanju; żvilupp; progress fir-riċerka; ipproċessar
Materjal bijomediku ta 'liga tat-titanju jirreferi speċifikament għal klassi ta' materjali strutturali funzjonali użati fl-inġinerija bijomedika, jirreferi speċifikament għall-produzzjoni u l-manifattura ta 'impjanti kirurġiċi u apparat ortopediku [1]. Il-produzzjoni u l-preparazzjoni ta 'materjali għall-ipproċessar ta' liga tat-titanju tinvolvi l-oqsma tal-metallurġija, l-ipproċessar tal-pressjoni, materjali komposti u kimiċi, u hija rikonoxxuta bħala prodott ta 'teknoloġija għolja fid-dinja. It-titanju u l-ligi tat-titanju daħlu gradwalment fil-qasam tal-konsum ċivili mill-industriji aerospazjali, tal-avjazzjoni, tad-difiża nazzjonali u militari [2]. Prodotti bħal impjanti u tagħmir mediku fl-industrija medika u tas-saħħa; klabbs tal-golf tat-titanju fl-industrija sportiva u ta 'divertiment, frejms tan-nuċċalijiet tat-titanju, arloġġi tat-titanju, roti tat-titanju u prodotti oħra huma dejjem aktar fid-domanda għal materjali pproċessati tat-titanju. Bl-iżvilupp vigoruż u skoperti kbar tal-bijoteknoloġija, l-industrija tal-materjali bijomediċi tal-metall u l-prodotti tagħhom se jiżviluppaw f'industrija tal-pilastri tal-ekonomija dinjija [3]. Fost dawn, it-titanju u l-ligi tiegħu jiddependu fuq proprjetajiet komprensivi eċċellenti bħal piż ħafif, modulu elastiku baxx, mhux tossiku, mhux manjetiku, reżistenza għall-korrużjoni, saħħa għolja, u ebusija tajba. Fis-snin riċenti, id-domanda għat-titanju u l-ligi tiegħu żdiedet ukoll b'mod mgħaġġel u kostanti [4]. Fl-istess ħin, hekk kif il-ligi tat-titanju jibdew jidħlu fil-kirurġija plastika u oqsma oħra, jitfaċċaw talbiet potenzjali ġodda tas-suq, u s-suq tal-liga tat-titanju se jara tkabbir aktar mgħaġġel fil-futur.
1 Progress tar-riċerka ta 'ligi tat-titanju mediċi
1.1 Klassifikazzjoni ta 'liegi mediċi tat-titanju
Ligi tat-titanju jistgħu jinqasmu fi tliet tipi skond it-tip ta 'mikrostruttura tal-materjal: liga tat-titanju tat-tip α, α + tat-tip β u tat-tip β.
1.2 Ix-xejra ta 'żvilupp ta' ligi mediċi tat-titanju
Skond stħarriġ tal-letteratura [8-14], studjużi tar-riċerka rilevanti f'pajjiżhom u barra mill-pajjiż jaqblu li l-iżvilupp ta 'ligi mediċi tat-titanju għadda minn tliet stadji ikoniċi. L-ewwel stadju huwa rappreżentat minn titanju pur u liga Ti-6Al-4V; It-tieni stadju huwa tip ġdid ta 'liga α + β rappreżentata minn Ti-5A1-2.5Fe u Ti-6A1-7Nb; it-tielet stadju huwa prinċipalment biex tiżviluppa u tiżviluppa β-titanju b'bijokompatibilità aħjar u modulu elastiku aktar baxx L-istadju tal-liga. Il-materjal tal-liga tat-titanju bijomediku ideali [15] għandu jissodisfa l-kundizzjonijiet li ġejjin: bijokompatibilità tajba, modulu baxx ta 'elastiċità, densità baxxa, prestazzjoni tajba kontra l-korrużjoni, mhux tossiku, saħħa ta' rendiment għoli, ħajja twila ta 'għeja, u temperatura għolja f'temperatura tal-kamra . Plastiċità kbira, iffurmar faċli, ikkastjar faċli, eċċ. Fil-preżent, il-ligi importanti li ntużaw ħafna fil-materjali tal-impjanti huma Ti-6A1-4V u Ti-6A1-4VELI. Ġie rrappurtat fil-letteratura [16-19] li l-element V jista 'jikkawża reazzjonijiet malinni tat-tessut u jista' jkollu effetti sekondarji tossiċi fuq il-ġisem tal-bniedem, filwaqt li Al jista 'jikkawża osteoporożi u disturbi mentali; sabiex issolvi din il-problema, xjenzati tal-bijomaterjali kurrenti huma impenjati li jesploraw Qabel ma jirriċerkaw materjali ġodda tal-liga bijomedika tat-titanju li ma fihomx V u Al, huwa meħtieġ li nifhmu liema elementi tal-liga huma adattati għal żieda li mhumiex tossiċi u jikkonformaw ma ' il-prinċipju tal-bijokompatibilità. Studji [20-23] sabu li ligi tat-titanju β li fihom il-molibdenu, niobju, tantalu, żirkonju u elementi oħra mhux tossiċi fihom kontenut ogħla ta 'elementi stabilizzanti β, u għandhom modulu ta' elastiċità aktar baxx meta mqabbel ma 'α + β ligi tat-titanju (E=55 ~ 80GPa) u prestazzjoni ta 'shear u ebusija aħjar, aktar adattati għall-impjantazzjoni fil-ġisem tal-bniedem bħala impjant.
2 Applikazzjoni tal-Liga tat-Titanju
2.1 Bażi medika tal-liga tat-titanju
Il-vantaġġi ewlenin li tuża titanju u liegi tat-titanju bħala impjanti umani huma: (1) Densità (20 ° C)=4.5g / cm3, piż ħafif. Implantat fil-ġisem tal-bniedem: tnaqqas it-tagħbija fuq il-ġisem tal-bniedem, bħala apparat mediku: tnaqqas it-tagħbija operattiva tal-persunal mediku. (2) Il-modulu tal-elastiċità huwa baxx, u t-titanju pur huwa 108500MPa. Huwa impjantat fil-ġisem tal-bniedem: huwa eqreb lejn l-għadam naturali tal-ġisem tal-bniedem, li jwassal għal konnessjoni ta 'l-għadam u jnaqqas l-effett ta' lqugħ kontra l-istress ta 'l-għadam fuq l-impjant. (3) Mhux manjetiku, mhux affettwat minn kampi elettromanjetiċi u maltempati bir-ragħad, li huwa ta 'benefiċċju għas-sigurtà tal-ġisem tal-bniedem wara l-użu. (4) Mhux tossiku, bħala impjant, m'għandux effetti tossiċi u sekondarji għall-ġisem tal-bniedem. (5) Reżistenza għall-korrużjoni (materjal tal-metall bijoloġikament inert). Għandu reżistenza eċċellenti għall-korrużjoni fl-ambjent ta 'immersjoni tad-demm uman, li jiżgura kompatibilità tajba mad-demm uman u t-tessut taċ-ċelloli, u ma jikkawżax tniġġis tal-ġisem tal-bniedem bħala impjant. Se jseħħu reazzjonijiet allerġiċi, li hija l-kundizzjoni bażika għall-applikazzjoni tat-titanju u ligi tat-titanju. (6) Saħħa għolja u ebusija tajba. Ħsara lill-għadam u l-ġogi kkawżata minn trawma, tumuri u fatturi oħra. Sabiex tkun stabbilita armar stabbli tal-għadam, huwa meħtieġ li jintużaw pjanċi mgħawġa, viti, għadam artifiċjali u ġonot, eċċ., U dawn l-impjanti għandhom jitħallew għal żmien twil. Il-ġisem tal-bniedem huwa soġġett għall-liwi, it-tidwir, l-għafis, u l-forzi tal-kontrazzjoni tal-muskoli tal-ġisem tal-bniedem, li jeħtieġ li l-impjant ikollu saħħa u ebusija għolja.
2.2 Il-qasam mediku u l-qasam tal-ortopedija tal-liga tat-titanju
Sitwazzjoni tas-suq Bl-iżvilupp ta 'ligi tat-titanju, iż-żieda fil-varjetà ta' materjali tat-titanju u t-tnaqqis fil-prezzijiet, l-applikazzjoni tat-titanju fl-industrija ċivili żdiedet b'mod esponenzjali. CFDA taqsam l-apparat mediku fi tliet livelli skont is-sigurtà tagħhom minn għoli għal baxx, u hija sorveljata u ġestita minn tliet livelli ta 'gvern. L-impjanti tat-titanju u l-materjal tal-liga tat-titanju jappartjenu għat-tielet kategorija ta 'apparat mediku u huma konsumabbli ta' valur għoli. . Is-subsetturi li jammontaw għal aktar minn 5% tas-segment tas-suq jinkludu dijanjostiċi in vitro, kardjoloġija, dijanjostiċi tal-immaġini, ortopedija, oftalmoloġija u kirurġija plastika. Fost dawn, dijanjostiċi in vitro, ortopedija u intervent kardijaku huma l-konsumabbli ta 'valur għoli li qed jikbru malajr fiċ-Ċina. L-applikazzjoni tat-titanju bijomediku u l-materjali tal-liga tiegħu għaddew minn tliet stadji ikoniċi [27]: Fil-bidu tas-snin ħamsin, l-ewwel fir-Renju Unit u fl-Istati Uniti, it-titanju pur kummerċjali kien użat biex isiru pjanċi tal-għadam, viti, dwiefer intramidullari u ġenbejn. ġonot. . Il-kumpanija Żvizzera Mathys tuża wkoll liga Ti-6A1-7Nb biex timmanifattura sistemi tad-dwiefer intramedullari li jorbtu ma 'xulxin (inklużi t-tibja, l-omeru u l-wirk) u viti vojta għat-trattament tal-ksur tal-għonq femorali. Materjali bijoattivi tal-liga poruża Ni-Ti (PNT) għall-manifattura ta 'gaġeġ tal-fużjoni intervertebrali ċervikali u lumbari (Gaġġa) Kumpanija Kanadiża BIORTHEX żviluppat l-użu ta' materjal brevettat tal-liga poruża Ni-Ti ACTIPORE biex timmanifattura gaġeġ tal-fużjoni intervertebrali ċervikali u lumbari għat-trattament ta 'spina ortopedika feriti. Il-liga l-ġdida tat-titanju β hija materjal avvanzat għall-ortopedija, id-dentistrija u l-intervent vaskulari, li jammonta għal 9% tas-sehem tas-suq globali tal-apparat mediku, u għadu qed jikber malajr. Is-suq tal-apparat mediku ortopediku huwa prinċipalment maqsum f'erba 'oqsma: trawma, ġogi, sinsla u oħrajn. Fost dawn, it-trawma bħalissa hija l-unika suddiviżjoni li mhix okkupata minn kumpaniji barranin. Ir-raġuni ewlenija hija li l-prodotti f'dan il-qasam huma baxxi fit-teknoloġija, faċli biex jimitaw, u inqas diffiċli biex joperaw. Ħafna sptarijiet sekondarji u terzjarji jistgħu jwettquha, u kumpaniji barranin ma jistgħux ikopruha kompletament. . Il-prodotti tat-trawma jistgħu jinqasmu fi strumenti ta 'fissazzjoni interna u ta' fissazzjoni esterna. Prodotti ta 'trawma ta' twaħħil intern jinkludu dwiefer intramedullari, pjanċi tal-għadam u viti. Fl-2012, is-suq domestiku tal-ortopedija ammonta għal 34% tat-trawma, 28% tal-ġogi, 20% tas-sinsla, u oħrajn. 18%. Ġonot kbar huma apparat mediku high-end b'ostakli tekniċi għoljin. Fil-preżent, l-isptarijiet mainstream huma prinċipalment jimportaw materjali ortopediċi. Għad hemm distakk bejn prodotti domestiċi u importati f'termini ta 'teknoloġija, disinn, riċerka u żvilupp, materjali, u proċessi ta' trattament tal-wiċċ. . Ġonot artifiċjali huma prinċipalment maqsuma f'irkopti artifiċjali ta 'l-irkoppa, ġenbejn, minkeb, spalla, swaba', toe joints, eċċ. L-apparati ta 'l-impjant spinali jinkludu sistema ta' pjanċa tas-sinsla toraċolumbari, sistema ta 'pjanċa tas-sinsla ċervikali u sistema ta' gaġġa ta 'fużjoni, li fosthom is-sistema ta' gaġġa ta 'fużjoni intervertebrali tintuża prinċipalment għat-trattament ta' sostituzzjoni ta 'diska intervertebrali, u huwa wkoll l-iktar segment importanti, li jammonta għal madwar suq tal-impjanti tas-sinsla Nofsha.
3 Konklużjoni
Il-prestazzjoni superjuri tal-liga tat-titanju kisbet il-pożizzjoni ewlenija tagħha fil-qasam mediku. Id-disinn tal-materjal u t-teknoloġija tal-preparazzjoni tal-liga tat-titanju ġiet żviluppata malajr bl-avvanz tal-bijoteknoloġija u d-domanda enormi għal applikazzjonijiet mediċi. Il-ligi tat-titanju mediċi prodotti bħalissa huma prinċipalment ligi tat-titanju tat-tip α +. Mill-perspettiva tal-proċess ta 'preparazzjoni, il-produzzjoni ta' TC4 (TC4ELI) bħalissa tokkupa sehem ewlieni fis-suq. Liga tat-titanju tat-tip β għandha ċerti vantaġġi f'termini ta 'bijokompatibilità u kompatibilità mekkanika, u għalhekk saret hotspot ta' riċerka ta 'ligi mediċi ġodda tat-titanju u hija l-iktar teknoloġija promettenti fil-qasam tal-impjanti mediċi. Fil-futur, it-teknoloġija tal-produzzjoni tal-ligi tat-titanju għandha tiżviluppa fid-direzzjoni ta 'modulu baxx, qawwa għolja, bijokompatibilità tajba u kompatibilità mekkanika. Mill-perspettiva tat-tendenzi tal-iżvilupp, ligi tat-titanju tat-tip β se jsiru d-direzzjoni tal-iżvilupp futur u l-mainstream tas-suq tal-liga tat-titanju mediku.
