טיטניום רפואי

חומרי מתכת רפואיים, הידועים גם כחומרי מתכת שתלים כירורגיים, משמשים בעיקר לאבחון, טיפול והחלפה או שיפור של רקמה אנושית. ב-20 השנים האחרונות, למרות שהפיתוח של חומרים רפואיים מתכתיים היה איטי יחסית לחומרים ביו-רפואיים כמו חומרים פולימרים, חומרים מרוכבים, חומרים היברידיים וחומרים נגזרים, יש להם חוזק גבוה, קשיחות טובה, עמידות בפני עייפות כיפוף ועיבוד מעולה ביצועים. יש לו תכונות מצוינות שלא ניתן להחליף בסוגים רבים אחרים של חומרים רפואיים, והוא חומר השתל נושא העומס בשימוש הנפוץ ביותר בפרקטיקה הקלינית. במיוחד עם התפתחות טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מתכת, נעשה שימוש נרחב יותר בחומרים רפואיים ממתכת. היישומים החשובים ביותר הם: לוחות קיבוע שברים, ברגים, מפרקים מלאכותיים והשתלת שורש שיניים.

סגסוגת טיטניום רפואית

סגסוגת טיטניום רפואית (חומר ביו-רפואי מסגסוגת על בסיס טיטניום) היא אחת המתכות היותר ביולוגיות הידועות עד כה. מאז שנות ה-40 נעשה שימוש הדרגתי בטיטניום ובסגסוגות טיטניום ברפואה הקלינית. בשנת 1951, בני אדם החלו להשתמש בטיטניום טהור לייצור לוחות עצם וברגי עצם. באמצע ה-1970ות, טיטניום וסגסוגות טיטניום החלו להיות בשימוש נרחב ברפואה והפכו לאחד החומרים הרפואיים המבטיחים ביותר. כיום, טיטניום וסגסוגות טיטניום משמשות בעיקר באורטופדיה, במיוחד בשיקום עצמות גפיים וגולגולות, לייצור מכשירי קיבוע פנימיים שונים לשברים, מפרקים מלאכותיים, גולגולות ודורה מאטר (איור 1), מסתמי לב מלאכותיים, שיניים. , חניכיים, סוגריים וכו' שקעים וכתרים. ביניהם, סגסוגת הטיטניום הרפואית הנפוצה ביותר היא GR5 (Ti-6A1-4V). לסגסוגת מבנה מעורב דו-פאזי בן עשרה בטא בטמפרטורת החדר, וניתן לשפר משמעותית את חוזקה ותכונות מכניות אחרות על ידי טיפול בתמיסה וטיפול בהזדקנות.

איור 1 איור 1 רפואי סגסוגת טיטניום גולגולת צורה רפואית זיכרון סגסוגת סטנט קרדיווסקולרי

הצפיפות של טיטניום וסגסוגות טיטניום היא כ-4.5g/cm3, שהיא כמעט מחצית מזו של סגסוגות נירוסטה וסגסוגות קובלט. הצפיפות קרובה לזו של רקמה קשה אנושית, וההתאמה הביולוגית שלה, עמידות בפני קורוזיה ועמידות בפני עייפות טובה יותר מפלדת אל חלד וסגסוגות קובלט. זהו החומר הרפואי המתכתי הטוב ביותר כיום. הזיקה של טיטניום וסגסוגות טיטניום לגוף האדם נובעת מהעובדה שסרט הפסיבציה הצפוף של תחמוצת טיטניום (TiO2) על פני השטח יכול לגרום לשקיעת יוני סידן וזרחן בנוזלי הגוף ליצירת אפטות, מה שמציג פעילות ביולוגית מסוימת ואינטגרציה אוסאואינטגרציה. יְכוֹלֶת. חזק, מתאים במיוחד להשתלה תוך אוססת. החסרונות של טיטניום וסגסוגות טיטניום הם קשיות נמוכה ועמידות ירודה בפני שחיקה. אם מתרחשת בלאי, זה יוביל תחילה להרס של סרט התחמוצת, ואז תוצרי הקורוזיה של חלקיקי הבלאי ייכנסו לרקמה האנושית, במיוחד הוונדיום הרעיל (V) הכלול ב-Ti-6A{{ 5}}סגסוגת V תוביל לכשל של השתל. על מנת לשפר את עמידות הבלאי של טיטניום וסגסוגות טיטניום, ניתן לטפל בפני השטח של מוצרי טיטניום וסגסוגת טיטניום באמצעות אמוניציית יונים בטמפרטורה גבוהה או טכנולוגיית השתלת יונים כדי לשפר את עמידותם בפני שחיקה של פני השטח. בשנים האחרונות פותחו כמה סגסוגות טיטניום חדשות (בעיקר סגסוגות מסוג -), כולן מתמקדות בהפחתת V, Al ואלמנטים אחרים המזיקים לגוף האדם, וביעילות בשיפור התאימות הביולוגית של סגסוגות טיטניום.