Zliatina titánu je často oslavovaná ako "univerzálny kov" v biomedicínskych aplikáciách, ktorý pokrýva takmer všetky oblasti modernej medicíny od ortopedických implantátov po zubné náhrady, od kardiovaskulárnych stentov po chirurgické nástroje.
Prečo môžu zdanlivo obyčajné kovy „neviditeľne“ prechádzať ľudským telom a pokojne koexistovať s našimi tkanivami? Akú magickú „biologickú mágiu“ má? Odkiaľ pochádza táto mágia? Poďme preskúmať pravdu v tomto článku.
Od stíhačiek po ľudské telá, veľkolepá premena titánovej zliatiny
Príbeh titánovej zliatiny sa začal v leteckom priemysle. V štyridsiatych rokoch minulého storočia vedci náhodou zistili, že tento kov používaný na výrobu stíhačiek si skutočne dobre rozumie so zvieracími kosťami.
V 50. rokoch 20. storočia sa zliatiny titánu oficiálne dostali do lekárskeho priemyslu. Pôvodný hviezdicový produkt Ti-6Al-4V (obsahujúci 6 % hliníka a 4 % vanádu) fungoval dobre, ale lekári zistili, že prvok vanádu v ňom môže predstavovať zdravotné riziká. Materiáloví vedci teda začali „formulovať nové vzorce“ a nahrádzať vanád bezpečnejším nióbom, pričom vyvíjali nové zliatiny, ako je Ti-6Al-7Nb.
Vedci môžu upravovať titánové zliatiny vhodné pre rôzne medicínske potreby úpravou pomerov „prísad“ ako hliník, vanád, niób atď. V súčasnosti sa rodina titánových zliatin rozvinula do troch veľkých sekt:
Alfa typ: vysoká stabilita, ale stredná pevnosť
Beta typ: Najelastickejší a najbližšie k skutočným kostiam
+ typ: Vyrovnávanie pevnosti a húževnatosti
Vo svete medicínskych materiálov je titánová zliatina ako všestranný -prehrávač -, robustný aj ľahký a dokáže harmonicky koexistovať s ľudským telom.
Dokonalá biokompatibilita. Čoho sa najviac bojíš, ak si dáš do tela kus kovu? Presne tak, je to odmietavá reakcia. Ale titánová zliatina môže pokojne koexistovať s ľudským telom vďaka svojej špeciálnej schopnosti automaticky vytvárať ochranný film (vrstva oxidu titaničitého). Je takmer nerozpustný v ľudskom prostredí, môže účinne blokovať uvoľňovanie kovových iónov a nebude korodovaný telesnými tekutinami, ani nie je ľahké spustiť útoky imunitného systému.
Filmová vrstva je schopná adsorbovať vápnik a fosforečnan, čím sa zvyšuje nukleácia hydroxyapatitu, ktorý je primárnou anorganickou zložkou ľudských kostí a zubov, a umožňuje kostným bunkám priamo priľnúť na povrch titánu za vzniku "biologickej fúzie". Na druhej strane je známe, že nehrdzavejúca oceľ a zliatiny kobaltu a chrómu uvoľňujú ióny niklu a chrómu pomalým tempom, čo môže potenciálne spôsobiť alergické alebo toxické reakcie. Zvyčajne sú obalené vo vláknitom tkanive a nemôžu byť skutočne biokompatibilné.
Silný a ľahký. Druhou superschopnosťou titánovej zliatiny sú jej mechanické vlastnosti. Lekári zistili, že ideálny materiál implantátu by mal mať dve vlastnosti - dostatočne pevné na to, aby odolal každodenným aktivitám, a dostatočne elastický, aby sa priblížil skutočným kostiam. Zliatina titánu dokonale spĺňa tieto požiadavky.
Po prvé, je ľahký, s hustotou len polovičnou v porovnaní s oceľou, ale jeho pevnosť je podobná; Po druhé, jeho elasticita je mierna. Nová zliatina titánu má modul pružnosti približne 60 GPa (gigapascal), čo je veľmi blízko 30 GPa ľudskej kosti; Po tretie, je odolný proti únave, dá sa ohnúť miliónkrát bez toho, aby sa zlomil.
Prečo ľudské telo neodmieta zliatinu titánu?
Titánová zliatina našla veľké uplatnenie v súčasnej medicíne vďaka svojim vynikajúcim celkovým vlastnostiam, vrátane zubných výplní, kardiovaskulárnych stentov, ortopedických implantátov atď. Prečo teda ľudské telo neodmietne zliatinu titánu? Začína to rozvíjajúcou sa interdisciplinárnou oblasťou na rozhraní kostného tkaniva a imunitnej regulácie – kostnou imunológiou.
Vyžiadajte si cenovú ponuku
Email:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
