Titāna sakausējums bieži tiek slavēts kā "universāls metāls" biomedicīnas lietojumos, kas aptver gandrīz visas mūsdienu medicīnas jomas, sākot no ortopēdiskiem implantiem līdz zobu restaurācijām, no sirds un asinsvadu stentiem līdz ķirurģiskiem instrumentiem.
Kāpēc šķietami parastie metāli var "neredzami" pārvietoties pa cilvēka ķermeni un mierīgi sadzīvot ar mūsu audiem? Kāda maģiska “bioloģiskā maģija” tai piemīt? No kurienes nāk šī maģija? Izpētīsim patiesību šajā rakstā.
No kaujas lidmašīnām līdz cilvēku ķermeņiem — lieliska titāna sakausējuma transformācija
Stāsts par titāna sakausējumu sākās aviācijas nozarē. 1940. gados zinātnieki nejauši atklāja, ka šis kaujas lidmašīnu ražošanā izmantotais metāls patiešām labi sadzīvo ar dzīvnieku kauliem.
Piecdesmitajos gados titāna sakausējumi oficiāli ienāca medicīnas nozarē. Sākotnējais zvaigžņu produkts Ti-6Al-4V (satur 6% alumīnija un 4% vanādija) darbojās labi, taču ārsti atklāja, ka tajā esošais vanādija elements var apdraudēt veselību. Tāpēc materiālu zinātnieki sāka "formulēt jaunas formulas" un aizstāt vanādiju ar drošāku niobiju, izstrādājot jaunus sakausējumus, piemēram, Ti-6Al-7Nb.
Zinātnieki var pielāgot titāna sakausējumus, kas piemēroti dažādām medicīniskām vajadzībām, pielāgojot tādu "sastāvdaļu" proporcijas kā alumīnijs, vanādijs, niobijs utt. Mūsdienās titāna sakausējumu saime ir attīstījusies trīs lielās sektās:
Alfa tips: augsta stabilitāte, bet mērena izturība
Beta tips: Elastīgākais un vistuvāk īstiem kauliem
+ tips: līdzsvaro spēku un stingrību
Medicīnas materiālu pasaulē titāna sakausējums ir kā universāls atskaņotājs, -viss, - gan izturīgs, gan viegls, un tas spēj harmoniski sadzīvot ar cilvēka ķermeni.
Perfekta bioloģiskā saderība. Kādas ir lielākās bailes, ja ieliekat savā ķermenī metāla gabalu? Tieši tā, tā ir noraidījuma reakcija. Bet titāna sakausējums var mierīgi pastāvēt līdzās cilvēka ķermenim, pateicoties tā īpašajai prasmei automātiski izveidot aizsargplēvi (titāna dioksīda slāni). Tas ir gandrīz nešķīstošs cilvēka vidē, var efektīvi bloķēt metāla jonu izdalīšanos, un to nesarūsē ķermeņa šķidrumi, kā arī nav viegli izraisīt imūnsistēmas uzbrukumus.
Plēves slānis spēj adsorbēt kalciju un fosfātu, uzlabojot hidroksilapatīta, kas ir cilvēka kaulu un zobu primārā neorganiskā sastāvdaļa, kodolu veidošanos un ļaujot kaulu šūnām tieši pielipt titāna virsmai, veidojot "bioloģisku saplūšanu". No otras puses, ir zināms, ka nerūsējošā tērauda un kobalta hroma sakausējumi lēni atbrīvo niķeļa un hroma jonus, kas var izraisīt alerģiskas vai toksiskas reakcijas. Tie parasti ir ietverti šķiedru audos un nevar būt patiesi bioloģiski saderīgi.
Spēcīgs un viegls. Otrā titāna sakausējuma lielspēja ir tā mehāniskās īpašības. Ārsti ir atklājuši, ka ideālajam implanta materiālam ir jābūt ar divām īpašībām -, kas ir pietiekami stiprs, lai izturētu ikdienas aktivitātes, un pietiekami elastīgs, lai būtu tuvu īstiem kauliem. Titāna sakausējums lieliski atbilst šīm prasībām.
Pirmkārt, tas ir viegls, tā blīvums ir tikai uz pusi mazāks nekā tēraudam, tomēr tā izturība ir līdzīga; Otrkārt, tā elastība ir mērena. Jaunā titāna sakausējuma elastības modulis ir aptuveni 60 GPa (gigapaskāls), kas ir ļoti tuvu cilvēka kaula 30 GPa; Treškārt, tas ir izturīgs pret nogurumu, to var saliekt miljoniem reižu, nesalaužot.
Kāpēc cilvēka ķermenis nenoraida titāna sakausējumu?
Titāna sakausējums ir atradis lielisku pielietojumu mūsdienu medicīnas jomā, pateicoties tā izcilajām vispārējām īpašībām, tostarp zobu restaurācijām, sirds un asinsvadu stentiem, ortopēdiskiem implantiem un tā tālāk. Tātad, kāpēc cilvēka ķermenis nenoraida titāna sakausējumu? Tas sākas ar attīstošu starpdisciplināru jomu kaulu audu un imūnregulācijas saskarsmē – kaulu imunoloģiju.
Pieprasīt cenas piedāvājumu
E-pasts:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
