Bahan aloi titanium bioperubatan merujuk kepada sejenis bahan struktur berfungsi yang digunakan dalam kejuruteraan bioperubatan, khusus untuk pengeluaran dan pembuatan implan pembedahan dan instrumen ortopedik [1]. Pengeluaran dan penyediaan bahan pemprosesan aloi titanium melibatkan bidang metalurgi, pemprosesan tekanan, bahan komposit dan industri kimia. Ia diiktiraf sebagai produk-berteknologi tinggi di dunia. Aloi titanium dan titanium secara beransur-ansur memasuki bidang penggunaan awam dari bidang aeroangkasa, penerbangan, pertahanan negara dan industri ketenteraan [2]. Seperti implan dan peranti perubatan dalam industri perubatan dan kesihatan; Permintaan untuk bahan pemprosesan titanium semakin meningkat untuk kayu golf titanium, bingkai cermin mata titanium, jam tangan titanium, basikal titanium dan produk lain dalam industri riadah sukan. Dengan perkembangan pesat dan kejayaan besar bioteknologi, bahan logam bioperubatan dan industri produk mereka akan berkembang menjadi industri tonggak ekonomi dunia [3]. Antaranya, permintaan titanium dan aloinya juga telah meningkat dengan pesat dan berterusan sejak beberapa tahun kebelakangan ini kerana sifat komprehensifnya yang sangat baik seperti berat ringan, modulus keanjalan rendah, bukan-toksik dan bukan-magnet, rintangan kakisan, kekuatan tinggi dan keliatan yang baik [4]. Pada masa yang sama, apabila aloi titanium mula memasuki pembedahan plastik dan bidang lain, permintaan pasaran berpotensi baharu muncul, dan pasaran aloi titanium akan berkembang dengan lebih pesat pada masa hadapan.
Kemajuan penyelidikan aloi titanium perubatan
1.1 klasifikasi aloi titanium perubatan
Aloi titanium boleh dibahagikan kepada: Jenis, + Jenis dan Jenis 3 aloi titanium.
1.2 trend pembangunan aloi titanium perubatan
Melalui kajian kesusasteraan [8-14], didapati sarjana penyelidikan yang berkaitan di dalam dan luar negara bersetuju bahawa pembangunan aloi titanium perubatan telah mengalami tiga peringkat penting. Peringkat pertama diwakili oleh titanium tulen dan aloi Ti-6Al-4V; Peringkat kedua ialah peringkat baharu yang diwakili oleh ti-5a1-2.5fe dan ti-6a1-7nb + Jenis aloi; Peringkat ketiga terutamanya pembangunan dan pembangunan biokompatibiliti yang lebih baik dan modulus anjal yang lebih rendah - peringkat aloi Titanium. Bahan aloi titanium bioperubatan yang ideal [15] mesti memenuhi syarat-syarat berikut: biokompatibiliti yang baik, modulus keanjalan rendah, ketumpatan rendah, prestasi anti-karat yang baik, tidak toksik, kekuatan hasil yang tinggi, hayat keletihan yang panjang, keplastikan yang besar pada suhu bilik, mudah dibentuk, mudah dituang, dan lain-lain. Pada masa ini, aloi penting yang digunakan secara meluas dalam bahan implan ialah Ti-6ivel-16a-4V. Dilaporkan bahawa [16-19] Unsur V boleh menyebabkan tindak balas tisu malignan dan mungkin mempunyai toksik dan kesan sampingan pada tubuh manusia, manakala Al boleh menyebabkan osteoporosis, gangguan mental dan penyakit lain; Untuk menyelesaikan masalah ini, ahli biomaterial komited untuk meneroka dan mengkaji bahan aloi titanium bioperubatan baharu tanpa V dan al. Sebelum itu, adalah perlu untuk mengetahui elemen aloi apa yang sesuai untuk penambahan, yang tidak toksik dan selaras dengan prinsip biokompatibiliti. Beberapa kajian [20-23] mendapati ia mengandungi unsur bukan toksik seperti molibdenum, niobium, tantalum dan zirkonium Aloi Titanium mengandungi kandungan unsur Stabil yang tinggi, dan + Berbanding dengan aloi titanium jenis I, ia mempunyai modulus keanjalan yang lebih rendah (E=55 ~ 80gpa), sifat ricih dan keliatan yang lebih baik, dan lebih sesuai untuk implantasi badan manusia.
2 Penggunaan aloi titanium
2.1 asas perubatan aloi titanium
Kelebihan menggunakan aloi titanium dan titanium sebagai implan manusia ialah: (1) ketumpatan (20 darjah )=4.5g/cm3, ringan. Menanam ke dalam badan manusia: mengurangkan beban badan manusia. Sebagai peranti perubatan: kurangkan beban operasi kakitangan perubatan. (2) Modulus elastik adalah rendah, dan titanium tulen ialah 108500mpa. Ia ditanam dalam tubuh manusia: ia lebih dekat dengan tulang semula jadi tubuh manusia, yang kondusif untuk sambungan tulang dan mengurangkan kesan perlindungan tekanan tulang pada implan. (3) Bukan magnet, tidak terjejas oleh medan elektromagnet dan cuaca ribut petir, yang kondusif untuk keselamatan manusia selepas digunakan. (4) Tidak toksik. Sebagai implan, ia tidak mempunyai kesan sampingan pada tubuh manusia. (5) Rintangan kakisan (bahan logam lengai bio), rintangan kakisan yang sangat baik dalam persekitaran rendaman darah manusia, keserasian yang baik dengan darah manusia dan tisu sel, tiada pencemaran manusia dan tindak balas alahan sebagai implan, yang merupakan syarat asas untuk penggunaan aloi titanium dan titanium. (6) Ia mempunyai kekuatan tinggi dan keliatan yang baik. Kerosakan tulang dan sendi disebabkan oleh trauma, tumor dan faktor lain. Untuk mewujudkan perancah tulang yang stabil, plat arka, skru, tulang tiruan dan sendi mesti digunakan. Implan ini harus disimpan dalam tubuh manusia untuk jangka masa yang lama, dan akan terjejas oleh lenturan, kilasan, penyemperitan dan pengecutan otot badan manusia. Ia dikehendaki bahawa implan mempunyai kekuatan dan keliatan yang tinggi.
2.2 bidang perubatan dan ortopedik aloi titanium
Keadaan pasaran dengan pembangunan aloi titanium, peningkatan jenis titanium dan pengurangan harga, penggunaan titanium dalam industri awam telah meningkat dua kali ganda. CFDA membahagikan peranti perubatan kepada tiga peringkat mengikut keselamatannya dari tinggi ke rendah, dan tiga-kerajaan menyelia dan mengurusnya masing-masing. Implan yang diperbuat daripada bahan aloi titanium dan titanium tergolong dalam kategori ketiga peranti perubatan dan merupakan{3}}bahan boleh guna yang bernilai tinggi. Sub industri dengan segmen pasaran menyumbang lebih daripada 5% termasuk diagnosis in vitro, jantung, diagnosis pengimejan, ortopedik, oftalmologi dan pembedahan plastik. Antaranya, diagnosis in vitro, ortopedik dan campur tangan jantung ialah bahan habis pakai-yang paling cepat berkembang-di China. Penggunaan titanium bioperubatan dan bahan aloinya telah mengalami tiga peringkat penting [27]: pada awal 1950-an, titanium tulen komersial pertama kali digunakan untuk mengeluarkan plat tulang, skru, paku intramedulla dan sendi pinggul di Britain dan Amerika Syarikat. Mathys of Switzerland juga menggunakan aloi ti-6a1-7nb untuk mengeluarkan sistem kuku intramedulla bersambung bukan reamed (termasuk tibia, humerus dan femur) dan skru berongga untuk rawatan patah tulang leher femoral. Pengilangan bahan bioaktif aloi Ni Ti (pnt) berliang serviks dan lumbar interbody fusion sangkar (sangkar) syarikat biorthex Kanada telah membangunkan sangkar gabungan antara badan serviks dan lumbar yang diperbuat daripada aloi Ni Ti berliang yang dipatenkan actipore GA untuk rawatan kecederaan tulang belakang ortopedik. aloi Titanium jenis baharu ialah bahan termaju yang boleh digunakan dalam ortopedik, pergigian dan campur tangan vaskular. Industri peranti perubatan ortopedik menyumbang 9% daripada bahagian pasaran peranti perubatan global dan masih berkembang pesat. Pasaran peranti perubatan ortopedik terutamanya dibahagikan kepada empat bidang: trauma, sendi, tulang belakang dan lain-lain. Antaranya, trauma adalah satu-satunya bidang yang dipecah bahagi yang belum diduduki oleh perusahaan asing. Sebab utama ialah produk dalam bidang ini mempunyai kandungan teknikal yang rendah, mudah disalin, dan operasinya kurang sukar. Banyak hospital menengah dan tertiari boleh melaksanakannya, yang tidak dapat dilindungi sepenuhnya oleh perusahaan asing. Produk trauma boleh dibahagikan kepada penetapan dalaman dan peranti penetapan luaran. Produk trauma penetapan dalaman termasuk kuku intramedullary, plat tulang dan skru. Pada tahun 2012, trauma menyumbang 34%, sendi 28%, tulang belakang 20% dan lain-lain 18% dalam pasaran ortopedik domestik. Sendi besar adalah peranti perubatan mewah dengan halangan teknikal yang tinggi. Pada masa ini, hospital arus perdana kebanyakannya mengimport bahan ortopedik. Masih terdapat jurang antara produk domestik dan import dari segi teknologi, reka bentuk, R & D, bahan, proses rawatan permukaan, dan lain-lain. Sendi tiruan terutamanya dibahagikan kepada sendi lutut, pinggul, siku, bahu, jari dan kaki tiruan, antaranya penggantian sendi yang paling penting termasuk pinggul dan lutut, menyumbang lebih daripada 95% daripada pasaran penggantian sendi global. Peranti implan tulang belakang termasuk sistem plat skru torakolumbar, sistem plat skru serviks dan sistem sangkar gabungan. Sistem sangkar gabungan intervertebral digunakan terutamanya untuk rawatan penggantian cakera intervertebral. Ia juga merupakan segmen yang paling penting, menyumbang kira-kira separuh daripada keseluruhan pasaran implan tulang belakang.
3 kesimpulan
Prestasi unggul aloi titanium menjadikannya kedudukan utama dalam bidang perubatan. Dengan penemuan bioteknologi dan permintaan besar terhadap aplikasi perubatan, reka bentuk bahan dan teknologi penyediaan aloi titanium telah berkembang pesat. Pada masa ini, aloi titanium perubatan utama yang dihasilkan ialah + Jenis aloi titanium. Dari segi proses penyediaan, pengeluaran TC4 (tc4eli) kini menduduki bahagian pasaran utama. Disebabkan kelebihan tertentunya dalam biokompatibiliti dan keserasian mekanikal, aloi titanium jenis T-telah menjadi tempat tumpuan penyelidikan aloi titanium perubatan baharu dan teknologi paling berpotensi dalam bidang implan perubatan. Pada masa hadapan, teknologi pengeluaran aloi titanium harus berkembang ke arah modulus rendah, kekuatan tinggi, biokompatibiliti yang baik dan keserasian mekanikal. Daripada trend pembangunan, Jenis aloi titanium akan menjadi arah pembangunan masa depan dan arus perdana pasaran aloi titanium perubatan.
