Bahan paduan titanium biomedis lan aplikasi
Bahan paduan titanium biomedis khusus nuduhake jinis bahan struktural fungsional sing digunakake ing teknik biomedis, khusus kanggo produksi lan manufaktur implan bedah lan produk piranti ortopedi. Produksi lan nyiapake bahan pangolahan paduan titanium kalebu bidang metalurgi, pangolahan tekanan, bahan komposit, lan industri kimia, lan minangka produk teknologi tinggi sing diakoni ing saindenging jagad. Paduan titanium lan titanium wis mboko sithik mlebu ing konsumsi sipil saka bidang aerospace, penerbangan, lan pertahanan nasional. Produk kayata implan lan piranti medis ing industri medis lan kesehatan; Klub golf titanium ing industri olahraga lan luang, uga bingkai kaca tingal titanium, jam tangan titanium, sepedha titanium, lan produk liyane, panjaluk bahan olahan titanium terus saya tambah. Kanthi pangembangan lan terobosan bioteknologi sing kuat, industri bahan lan produk logam biomedis bakal berkembang dadi industri pilar ekonomi donya. Antarane wong-wong mau, titanium lan wesi wis ngalami wutah cepet lan anteng ing dikarepake ing taun anyar amarga saka sifat lengkap banget kayata entheng, modulus lentur kurang, non-beracun lan non-Magnetik, resistance karat, kekuatan dhuwur, lan kateguhan apik. Ing wektu sing padha, nalika wesi titanium wiwit mlebu operasi plastik lan lapangan liyane, panjaluk pasar potensial anyar muncul, lan pasar campuran titanium bakal tuwuh luwih cepet ing mangsa ngarep.
Kemajuan riset paduan titanium medis
1.1 Klasifikasi paduan titanium medis
Paduan titanium bisa dipérang dadi telung kategori miturut jinis struktur mikro material: jinis α, jinis α + β, lan paduan titanium jinis β.
1.2 Tren Pangembangan Paduan Titanium Medis
Sawise riset sastra, ditemokake manawa peneliti sing relevan ing omah lan ing luar negeri kanthi bulat percaya yen pangembangan paduan titanium medis wis liwat telung tahapan apik. Tahap pisanan diwakili dening titanium murni lan paduan Ti-6Al-4V; tahap kapindho diwakili dening paduan Ti New α+β sing diwakili dening -5A1-2.5Fe lan Ti-6A1-7Nb; tahap katelu minangka tahap utama ngembangake lan ngembangake paduan β-titanium kanthi biokompatibilitas sing luwih apik lan modulus elastis sing luwih murah. Becik bahan paduan titanium biomedis kudu syarat ing ngisor iki: biokompatibilitas apik, modulus elastis kurang, Kapadhetan kurang, sifat anti-karat apik, non-beracun, kekuatan ngasilaken dhuwur, urip lemes dawa, lan plasticity gedhe ing suhu kamar. , gampang dibentuk, gampang dibuwang, lsp. Paduan penting sing wis akeh digunakake ing bahan implan yaiku Ti-6A1-4V lan Ti-6A1-4VELI. Ana laporan ing literatur sing unsur V bisa nimbulaké reaksi jaringan ganas lan bisa duwe efek sisih beracun ing awak manungsa, nalika Al bisa nimbulaké osteoporosis lan kelainan mental. Kanggo ngatasi masalah iki, ilmuwan biomaterial saiki wis setya njelajah lan riset V-free, bahan aloi titanium biomedis anyar Al, sadurunge iku perlu kanggo mangerteni apa jenis unsur alloy cocok kanggo nambah sing loro non-beracun lan biokompatibel. . Panaliten nemokake manawa paduan β-titanium sing ngemot unsur non-beracun kayata molibdenum, niobium, tantalum, lan zirkonium ngemot unsur penstabil β sing luwih dhuwur lan duwe modulus elastis sing luwih murah (E=55~ 80GPa) lan kinerja geser sing luwih apik. kateguhan, iku luwih cocok kanggo implantasi menyang awak manungsa minangka implan.
Aplikasi saka wesi titanium
2.1 Basis medis saka alloy titanium
Kaluwihan utama nggunakake paduan titanium lan titanium minangka implan manungsa yaiku: (1) Kapadhetan (20°C) = 4.5g/cm3 lan bobot entheng. Ditanem ing awak manungsa: nyuda beban ing awak manungsa; minangka piranti medis: nyuda beban operasi ing personel medis. (2) Modulus elastis kurang, lan titanium murni yaiku 108500MPa. Nalika ditanem ing awak manungsa: luwih cedhak karo balung alami awak manungsa, sing kondusif kanggo grafting balung lan nyuda efek stres-shielding balung ing implan. (3) Non-magnetik, ora kena pengaruh medan elektromagnetik lan badai petir, sing migunani kanggo safety manungsa sawise digunakake. (4) Ora beracun lan ora duwe efek beracun utawa sisih ing awak manungsa minangka implan. (5) Tahan korosi (bahan logam inert biologis). Nduwe resistensi korosi sing apik ing lingkungan kecemplung getih manungsa lan njamin kompatibilitas sing apik karo jaringan getih lan sel manungsa. Minangka implan, ora ngasilake polusi manungsa lan ora mbebayani kanggo awak manungsa. Reaksi alergi bakal kedadeyan, sing minangka syarat dhasar kanggo aplikasi titanium lan titanium alloy. (6) Kekuwatan dhuwur lan kateguhan sing apik. Kerusakan balung lan sendi amarga trauma, tumor, lan faktor liyane. Kanggo nggawe scaffold balung sing stabil, piring busur, sekrup, balung buatan, sendi, lan liya-liyane kudu digunakake. Iki implan kudu ditinggalake ing panggonan kanggo dangu. awak manungsa bakal tundhuk mlengkung, twisting, squeezing, kontraksi otot, lan efek liyane saka awak manungsa, mrintahake implan duwe kekuatan dhuwur lan kateguhan.
2.2 Bidang medis lan ortopedi saka alloy titanium
Kahanan Pasar Kanthi pangembangan wesi titanium, nambah macem-macem bahan titanium, lan nyuda rega, aplikasi titanium ing industri sipil wis tikel kaping pindho. CFDA mbagi piranti medis dadi telung tingkat miturut safety saka dhuwur nganti kurang, lan padha diawasi lan dikelola dening telung tingkat pemerintah. Implan sing digawe saka bahan paduan titanium lan titanium kalebu kategori piranti medis katelu lan minangka bahan konsumsi sing larang regane. Sub-sektor sing nyathet luwih saka 5% pasar kalebu enem bagean utama: diagnostik in vitro, kardiologi, pencitraan diagnostik, ortopedi, ophthalmology, lan operasi plastik. Antarane wong-wong mau, diagnostik in vitro, ortopedi, lan intervensi jantung minangka bahan konsumsi sing paling cepet tuwuh ing China. Aplikasi titanium biomedis lan bahan paduane wis ngliwati telung tahapan sing apik: Aplikasi awal Ing wiwitan taun 1950-an, pisanan ing Inggris lan Amerika Serikat, titanium murni komersial digunakake kanggo nggawe piring balung, sekrup, kuku intramedullary, lan pinggul. sendi. Perusahaan Swiss Mathys uga nggunakake paduan Ti-6A1-7Nb kanggo nggawe sistem kuku intramedullary pengunci sing ora ditambahi (kalebu tibia, humerus, lan femur) lan sekrup kothong kanggo perawatan patah tulang gulu femoral. Bahan bioaktif paduan Ni-Ti (PNT) poros digunakake kanggo nggawe kandhang fusi intervertebral serviks lan lumbar (Kandang). Perusahaan BIORTHEX Kanada wis ngembangake kandhang fusi intervertebral serviks lan lumbar sing digawe saka bahan paten paten Ni-Ti paten ACTIPORE G kanggo perawatan cedera tulang belakang ortopedi. Paduan beta titanium anyar bisa digunakake minangka bahan canggih kanggo macem-macem tujuan kayata ortopedi, kedokteran gigi, lan intervensi pembuluh darah. Industri piranti medis ortopedi udakara 9% saka pangsa pasar piranti medis global lan terus berkembang kanthi cepet. Pasar piranti medis ortopedi utamane dipérang dadi papat wilayah: trauma, sendi, tulang belakang, lan liya-liyane. Antarane wong-wong mau, trauma minangka siji-sijine segmen sing saiki ora duwe pangsa pasar utama sing dikuwasani perusahaan manca. Alesan utama yaiku produk ing lapangan iki nduweni isi teknis sing kurang, gampang ditiru, lan ora angel dioperasikake. Bisa ditindakake ing akeh rumah sakit tingkat kapindho lan katelu, lan perusahaan manca ora bisa nutupi kanthi lengkap. Produk trauma bisa dipérang dadi fiksasi internal lan piranti fiksasi eksternal. Produk trauma fiksasi internal kalebu kuku intramedullary, piring balung, sekrup, lsp. Ing 2012, trauma nyebabake 34% pasar ortopedi domestik, sendi 28%, tulang belakang 20%, lan liya-liyane. 18%. Sendi gedhe minangka piranti medis dhuwur kanthi alangan teknis sing dhuwur. Saiki, rumah sakit umum utamane nggunakake bahan ortopedi sing diimpor. Isih ana jurang antarane produk domestik lan impor ing babagan teknologi, desain, riset lan pangembangan, bahan, proses perawatan permukaan, lsp. Sendi buatan utamane dipérang dadi dhengkul buatan, pinggul, sikut, pundhak, sendi driji lan driji sikil, lsp. Antarane, panggantos sendi sing paling penting kalebu sendi pinggul lan sendi lutut, sing bebarengan luwih saka 95% pasar panggantos gabungan global. Piranti implan balung mburi kalebu sistem piring kuku thoracolumbar, sistem piring kuku tulang belakang serviks, lan sistem kandang fusi, ing antarane sistem kandhang intervertebral utamane digunakake kanggo perawatan panggantos cakram intervertebral lan uga minangka bagean sing paling penting, nyathet kira-kira kabeh pasar implan balung mburi. .
kesimpulan
Sifat unggul saka wesi titanium wis nyumbang kanggo posisi anjog ing lapangan medical. Desain material lan teknologi persiapan saka wesi titanium wis dikembangake kanthi cepet kanthi terobosan ing bioteknologi lan panjaluk gedhe kanggo aplikasi medis. Ing paduan titanium medis saiki diprodhuksi utamané α + β jinis titanium alloy. Saka perspektif teknologi persiapan, produksi TC4 (TC4ELI) saiki dadi pangsa pasar utama. β-jinis titanium alloy duwe kaluwihan tartamtu ing biokompatibilitas lan kompatibilitas mechanical, supaya wis dadi hotspot riset kanggo wesi titanium medical anyar lan teknologi paling potensial ing lapangan medical implants. Ing mangsa ngarep, teknologi produksi wesi titanium kudu berkembang ing arah modulus sing kurang, kekuatan dhuwur, biokompatibilitas sing apik, lan kompatibilitas mekanik. Saka perspektif tren pangembangan, aloi titanium jinis β bakal dadi arah pangembangan mbesuk lan arus utama pasar aloi titanium medis.
