Материали и приложения от биомедицинска титанова сплав

Материалите от титанови сплави за биомедицински приложения са клас функционални структурни материали, използвани в биомедицинското инженерство, по-специално за производството и производството на хирургически импланти и ортопедични устройства. Производството и подготовката на титанови сплави включва металургия, обработка под налягане, композитни материали и химическа промишленост и е признат за високотехнологичен продукт в света. Титанът и титановите сплави постепенно навлизат в цивилната потребителска сфера от космическата, авиационната и отбранителната индустрия. Като импланти в здравната индустрия, медицински изделия; индустрията за спорт и свободно време титанови голф стикове и титанови рамки за очила, титанови часовници, титанови велосипеди и други продукти, търсенето на материали за обработка на титан нараства. С енергичното развитие на биотехнологиите и големите пробиви, индустрията за биомедицински метални материали и продукти ще се развие в стълбова индустрия на световната икономика. Сред тях титан и неговите сплави с леко тегло, нисък модул на еластичност, нетоксичен, немагнитен, устойчивост на корозия, висока якост, добра издръжливост и други отлични цялостни показатели, през последните години търсенето на бърз и стабилен растеж. В същото време, тъй като титановите сплави започват да навлизат в областта на ортопедията и друго ново потенциално пазарно търсене, бъдещето на пазара на титанови сплави ще изглежда по-бърз растеж.
1 Напредък в изследванията на медицинска титанова сплав
1.1 Класификация на медицинската титанова сплав
Титановите сплави могат да бъдат разделени на 3 категории според вида на микроструктурата на материала: -тип, + -тип и -тип титанови сплави.
1.2 Тенденцията на развитие на медицинската титанова сплав
Проучването на литературата установи, че местни и чуждестранни изследователи и учени са съгласни, че развитието на медицинските титанови сплави е преминало през три емблематични етапа, първият етап е представен от чист титан и Ti-6Al-4V сплав; вторият етап е представен от новата + сплав с Ti-5A1-2.5Fe, Ti-6A1-7Nb; третият етап е разработването на + сплави с по-добра биосъвместимост и по-нисък модул на еластичност; третият етап е да се разработи + сплав с по-добра биосъвместимост и по-нисък модул на еластичност. и по-нисък модул на еластичност -титанови сплави. Идеалните биомедицински материали от титанови сплави трябва да отговарят на следните условия: добра биосъвместимост, нисък модул на еластичност, ниска плътност, добра устойчивост на корозия, нетоксичност, висока граница на провлачване, дълъг живот на умора, голяма пластичност при стайна температура, лесно формоване, лесно леене . Важните сплави, които са широко използвани в материалите за импланти, са Ti-6A1-4V и Ti-6A1-4VELI. В литературата се съобщава, че елементът V може да причини злокачествена тъканна реакция, която може да има токсични странични ефекти върху човешкото тяло, а Al може да причини остеопороза и психични разстройства и други разстройства; за да разрешат този проблем, настоящите учени по биоматериали са се ангажирали да изследват и изследват новите биомедицински титанови сплави, които не съдържат V и Al. За да решат този проблем, настоящите учени по биоматериали се ангажират да изследват и изследват нови биоматериали, които не съдържат V, Al титанови сплави за медицинска употреба, и преди това е необходимо да се разбере какъв вид легиращи елементи са подходящи за добавяне на не -токсични и биосъвместими. Установено е, че титаниеви сплави, съдържащи нетоксични елементи като молибден, ниобий, тантал, цирконий и др., съдържат по-високо съдържание на стабилизиращи елементи и в сравнение с + титанови сплави имат по-нисък модул на еластичност (E {{ 19}} ~ 80GPa), както и по-добри свойства на срязване и издръжливост, което е по-подходящо за имплантиране в човешкото тяло като имплант.

2 Приложение на титанова сплав
2.1 Медицински основи на титановата сплав
Предимствата от използването на титан и титанови сплави като човешки импланти са главно: (1) плътност (20 градуса)=4.5g/cm3, лек. Имплантиран в човешкото тяло: за намаляване на натоварването на човешкото тяло, като медицинско устройство: за намаляване на оперативното натоварване на медицинския персонал. (2) Нисък модул на еластичност, чистият титан е 108 500 MPa, имплантиран в тялото: по-близо до естествената кост на човешкото тяло, благоприятен за присаждане на кост, за намаляване на ефекта на екраниране на напрежението на костта върху импланта. (3) Немагнитен, не се влияе от електромагнитни полета и гръмотевични бури, което е благоприятно за безопасността на човешкото тяло след употреба. (4) Нетоксичност, без токсични странични ефекти върху човешкото тяло като имплант. (5) устойчивост на корозия (биоинертни метални материали), отлична устойчивост на корозия в среда на потапяне в човешка кръв, за да се осигури добра съвместимост с човешка кръв и клетъчни тъкани, тъй като имплантите не предизвикват човешко замърсяване, няма да възникнат алергични реакции, които е основата за прилагане на условията на титан и титанови сплави. (6) висока якост, добра издръжливост, поради травма, тумори и други фактори, водещи до увреждане на костите, ставите, за да се установи солидна костна опора, трябва да се използва с помощта на извити плочи, винтове, изкуствена кост и стави, и т.н., тези импланти трябва да бъдат оставени в тялото за дълго време, ще бъдат обект на огъване, усукване, екструзия, мускулна контракция и други роли на човешкото тяло, изискванията на имплантите с висока якост и издръжливост.

2.2 Медицински и ортопедични области на титановите сплави
Ситуацията на пазара с развитието на титанови сплави, разновидности на титан и намаляване на цените, приложенията на титан в гражданската индустрия се увеличи експоненциално. CFDA ще бъде разделена на три класа медицински изделия според тяхната безопасност от висока до ниска и съответно от трите нива на правителствен надзор и управление, имплантите от материал от титан и титанови сплави принадлежат към третия клас медицински изделия и висока стойност клас консумативи. Пазарен дял на подсегмент от повече от 5% от подиндустрията, включително ин витро диагностика, сърдечни, образна диагностика, ортопедия, офталмология, ортопедия шест основни сегмента. Сред тях ин витро диагностиката, ортопедията и сърдечната интервенция са най-бързо развиващите се консумативи с висока стойност в Китай. Приложението на биомедицинския титан и неговите сплави е преминало през три забележителни етапа: ранното приложение в началото на 50-те години на миналия век, първо в Обединеното кралство и Съединените щати, търговски чист титан е използван за производство на костни пластини, винтове, интрамедуларни пирони и тазобедрени стави . Swiss Mathys също използва Ti-6A1-7Nb сплав за производството на неразширени интрамедуларни системи за закрепване (включително тибия, раменна кост, бедрена кост) и кухи винтове за лечение на фрактури на шийката на бедрената кост. Производство на биоактивен материал от пореста Ni-Ti (PNT) сплав цервикална, лумбална междукорпусна фузия (Cage) Канада Компанията BIORTHEX разработи използването на патентован материал от пореста Ni-Ti сплав ACTIPOREORE гама производство цервикална, лумбална интеркорпорална фузия за ортопедично лечение на гръбначни наранявания. Новата бета титаниева сплав може да вземе предвид ортопедията, стоматологията и съдовата интервенция и други употреби на съвременни материали, индустрията за ортопедични медицински устройства представлява повече от 9% от световния пазарен дял на медицински устройства и все още е в бърз растеж. Пазарът на ортопедични медицински изделия е разделен на четири основни сегмента травма, стави, гръбначен стълб и др. Сред тях trauma е единственият сегмент, който не е бил зает от чуждестранни компании, за да заеме основен пазарен дял, главно защото продуктите в тази област са нискотехнологични, лесни за имитиране, по-малко трудни за работа и много втори и трети Могат да се извършват болници на ниво, така че чуждестранните компании не могат да бъдат напълно покрити. Продуктите за травма могат да бъдат разделени на устройства за вътрешна фиксация и външна фиксация, продукти за вътрешна фиксация за травма, включително интрамедуларни пирони, пластини и винтове и др. През 2012 г. травмата представлява 34% от вътрешния ортопедичен пазар, 28% от ставите, 20% от гръбначния стълб и 18% от другия. Големите стави са медицински изделия от висок клас с високи технически бариери. Понастоящем масовите болници внасят основно ортопедични материали и все още има разлика между местните и вносните продукти по отношение на технологии, дизайн, научноизследователска и развойна дейност, материали и процес на повърхностна обработка. Изкуствените стави се категоризират главно като изкуствени коленни, тазобедрени, лакътни, раменни, пръсти и стави и т.н., от които най-важните ставни заместители включват тазобедрените и коленните стави, които заедно представляват повече от 95% от глобалния пазар за заместващи стави . Устройствата за гръбначни импланти включват система за нокътна плоча на тораколумбалния гръбначен стълб, система за нокътна плоча на цервикалния гръбнак и система за сливане и т.н., от които системата за междупрешленно сливане се използва главно при лечението на заместване на междупрешленни дискове, което също е най-важният сегмент, представляващ около половината на целия пазар на гръбначни импланти.
Превъзходните характеристики на титановите сплави са довели до тяхната водеща позиция в медицинската област. Дизайнът на материалите и технологията за подготовка на титанови сплави се развиха бързо с пробивите в биотехнологиите и голямото търсене на медицински приложения. Произвежданите в момента медицински титанови сплави са предимно титанови сплави тип +. От гледна точка на процеса на подготовка производството на TC4 (TC4ELI) в момента заема основния пазарен дял. Титанови сплави от тип - се превърнаха в изследователска гореща точка на нови медицински титанови сплави поради техните предимства в биосъвместимостта и механичната съвместимост, което е най-обещаващата технология в областта на медицинските импланти. В бъдеще технологията на производство на титанови сплави трябва да се развива в посока нисък модул, висока якост, добра биосъвместимост и механична съвместимост. От тенденцията на развитие тип титанова сплав ще се превърне в бъдеща посока на развитие и основното течение на пазара на медицински титанови сплави.