Adaptabilidade dos materiais de liga de titânio ao corpo humano e tipos de titânio médico

Nos negócios médicos, o uso de materiais de metal deve ser absolutamente inofensivo ao corpo humano. Quando o metal corroa, pode dissolver íons metálicos, que afetam a organização celular do organismo (corpo humano), por isso é necessário usar materiais metálicos que não são facilmente corroídos e altamente resistentes à corrosão, e o titânio é uma espécie de altamente Material resistente à corrosão. Materiais de metais médicos da série de aço inoxidável à série de ligas à base de cobalto e de titânio, a proporção de titânio e liga de titânio está aumentando. A quantidade de titânio usada na indústria médica em todo o mundo é de cerca de 1.000 toneladas por ano.

1. Adaptabilidade do titânio ao corpo humano (compatibilidade do titânio médico com organismos vivos)

Para observar a resposta dos íons metálicos à adaptabilidade humana, realizamos um método de avaliação de adaptabilidade celular em laboratório usando células sensíveis a íons metálicos, como fibroblastos pulmonares de camundongos (células V79) e mouse (mouse com 20 dias de idade) Os tecidos (células i929), que são usados ​​para experimentos médicos na China e foram avaliados pela Instituição Administrativa Independente para a Avaliação de Produtos (IABE). Diferenciamos entre as reações dos íons monômeros elementares ao corpo humano (organismos vivos) fornecidos pela Organização da Base Técnica para Avaliação de Dispositivos Médicos (Comitê Técnico para Padronização da Avaliação Biológica de Dispositivos Médicos). Quando as ligas de titânio são usadas, dependendo dos elementos de liga utilizados, a resistência à corrosão das ligas de titânio diminui em comparação com a das ligas de titânio puras e, quando ocorre a corrosão, os elementos de liga podem ser dissolvidos. É necessário escolher elementos de liga que sejam resistentes à corrosão e não invasivos. Nas ligas de titânio, o Titanium 6al4V Eli tem sido usado há muito tempo em equipamentos de engenharia de fabricação de aviões e resistência à água do mar, e possui um grande número de exemplos de uso. No campo médico, as ligas Eli, que têm boa resistência à corrosão (baixo teor de ferro, oxigênio e hidrogênio), têm sido usadas há muito tempo. Recentemente, no entanto, como parte da pesquisa e desenvolvimento de ligas de titânio para implantação e colocação, padronizamos a liga Ti-13NB-13ZR, substituindo o vanádio (V) por niobium (NB), que é uma liga não-prejudicial, baseada em baseada Sobre o relatório sobre a mutagenicidade do monômero (ASTM, ISO). Há também uma liga que está descarregando ativamente o alumínio e será lançado em breve.

2.Titanium para uso médico

O padrão American ASTM (código F) para uso médico é equivalente ao padrão mundial e, na Europa, o padrão ISO e o padrão ASTM (ASTM F136 ASTM F67) estão sendo resolvidos e fundidos no padrão europeu. No Japão, estamos organizando nossos padrões domésticos e estamos organizando os padrões correspondentes à ASTM e ISO, e estamos começando a fazer padrões com base nos padrões da ISO.

Os materiais de titânio especificados no padrão ASTM para implantes e acessórios, como articulações artificiais do joelho e articulações do quadril (incluindo cabeças femorais) estão listadas de acordo com suas formas. Por um longo tempo, as ligas puras de titânio e Ti-6ai-4V, incluindo materiais em pó, foram usadas para fazer várias formas de peças e componentes.

3. Aplicações médicas de titânio

O titânio é usado em muitas partes, como articulações femorais artificiais, articulações do joelho artificial, placas ósseas, etc. Também é usado em cirurgia ortopédica. O titânio não é adequado para todas as partes articulares artificiais, na parte articular, muitas vezes a parte balançando, porque o titânio é fácil de usar e rasgar não é adequado (de preferência o uso de cerâmica e liga de cobalto) e as peças implantadas para serem usadas liga de titânio. A superfície da liga de titânio é irregular e revestida com um material sensível a osso, como apatita ou bioglássia, a fim de fazê-lo se relacionar com o osso biológico em um estágio inicial. Além disso, para fixação de fraturas, são usadas unhas intramedulares de titânio e placas de titânio.

Há também uma tendência crescente no campo da odontologia, onde implantes e acessórios estão sendo usados. O titânio é usado em quantidades menores, mas existem ligas de titânio e ligas de titânio puras na forma de placas, fios, soquetes e cestos, como mostrado na figura. Essas partes são direcionadas diretamente para o maxilar e revestidas com apatita, que é representativa da composição do osso, a ser fixada na parte gengival do dente. O titânio é adequado para implantes metálicos em odontologia geral. Existem dois métodos de fundição de precisão e moldagem superplástica, e é mais leve e não tem gosto de alimentos ácidos em comparação com o uso anterior de ligas de cobalto e cromo, mas o preço é mais caro porque o uso de titânio pertence à parte externa de o diagnóstico e tratamento do seguro de saúde.

Como acessório implantável para a medicina interna, um marcapasso pode ser implantado quando um paciente sofre de uma baixa frequência cardíaca. Um fio de eletrodo é inserido da veia subclávia no coração, e esse eletrodo entra um sinal eletrônico para o marcapasso, tornando -o um marcapasso. Recentemente, os marcapassos foram desenvolvidos com uma massa de 20g e uma espessura de 6 mm, por isso são pequenos o suficiente para serem conectados a um fio de eletrodo e enterrados sob a pele. A bateria e os circuitos de controle estão contidos em um pequeno recipiente (medalhão) feito de titânio puro, que não é invasivo para os organismos vivos. A bateria tem que durar pelo menos 6 anos, para que o recipiente (medalhão) seja estável e seguro por um longo tempo. Atualmente, quase 5.000 pessoas no Japão foram beneficiadas.

O titânio também é usado em instrumentos cirúrgicos. Especialmente no caso de operações longas do cérebro e da neurocirurgia com duração de mais de 10 horas, é necessário que uma pinça seja leve e os produtos de titânio são usados ​​para fórceps hemostáticos. O titânio também é usado em muitos instrumentos de tratamento odontológico, como implantes, instrumentos cirúrgicos para anexos e vibradores para remover o tártaro. Além da implantação (incorporação) e fixação, como equipamentos auxiliares e cadeiras de rodas, o titânio também está sendo usado. Quando está faltando uma parte de um membro devido a uma doença ou acidente, uma prótese é feita para restaurar a função e, como a parte principal da prótese é feita de metal, ela está sendo usada para a altura leve e de durabilidade (principalmente corrosão e resistência à fadiga ) e compatibilidade com organismos vivos (NI, CR, etc.). No caso das cadeiras de rodas, o principal objetivo é clarear toda a cadeira de rodas; portanto, em alguns casos, o titânio é usado para quase todas as partes metálicas da estrutura, como a estrutura e as rodas.