introdurre
I materiali metallici sono stati a lungo introdotti nella vita delle persone. I moderni materiali funzionali biomedici sono iniziati negli anni '30. Inizialmente, l'acciaio inossidabile è stato sviluppato per impianti e applicazioni mediche. Il secondo materiale è una lega a base di cobalto. Intorno agli anni '60, il titanio e le sue leghe seguirono come l'ultima generazione di biomateriali metallici. Fin dal suo inizio, il titanio è stato conosciuto come un metallo miracoloso e ha ricevuto un'attenzione diffusa.
Cosa rende il titanio così speciale?
Come metallo di transizione, il titanio ha le caratteristiche di bassa densità e alta resistenza. È resistente alla corrosione in una varietà di condizioni. Ancora più importante, il titanio è inerte e non è influenzato dai fluidi corporei e dai tessuti. Queste sono le cosiddette biocompatibilità e resistenza alla corrosione. Sono un requisito fondamentale per le applicazioni mediche.
La tabella 1 descrive le proprietà di base di titanio, acciaio inossidabile e leghe di cobalto. Il titanio ha una densità minima di 4,51 g/cm-3, mentre l'acciaio inossidabile ha una densità di 8 g/cm-3. Con una resistenza alla trazione comparabile, il titanio ha un rapporto resistenza/densità maggiore di 76 kN m/kg. 20 percento in più rispetto all'acciaio inossidabile (resistenza/densità 63 kN m/kg). Il valore del modulo elastico del titanio è solo la metà di quello dell'acciaio inossidabile convenzionale e delle leghe di cobalto. È più vicino allo scheletro umano. Il titanio è anche non ferromagnetico e ha una bassa espansione termica e conduttività elettrica.
Il titanio e le sue leghe hanno alcune delle proprietà più utili che li hanno resi un enorme successo in ortopedia, impianti e strumenti chirurgici. Standard Titanium Co. è un produttore e fornitore di laminatoi per metalli in titanio e rame-nichel e prodotti finiti, che coprono la più ampia gamma di prodotti, qualità e dimensioni di laminatoi.
Standard Titanium Co. si trova nel centro di produzione cinese del titanio e offre sul mercato i prezzi più bassi e gli standard di ingegneria dei metalli più elevati. Siamo fiduciosi di essere imbattibili in termini di prezzo e qualità e abbiamo lanciato la Garanzia Prezzo Promessa. I clienti di tutto il mondo scelgono Standard Titanium come fornitore affidabile e affidabile di frese e prodotti finiti per titanio e rame-nichel.
Articolazioni artificiali e protesi mediche
La popolazione mondiale sta invecchiando. Ora viviamo vite molto attive e desideriamo vivere più a lungo. Gli infortuni causati da esercizio fisico intenso, traffico stradale e altri incidenti abbondano. Chiaramente, la domanda di articolazioni artificiali è in crescita. Il titanio e le sue leghe sono comunemente usati nella produzione di dispositivi impiantabili come: anche artificiali, ginocchia artificiali, placche ossee, viti di fissazione delle fratture, protesi valvolari cardiache, pacemaker e cuori artificiali. In tutto il mondo, oltre 100 milioni di pazienti ricevono una terapia sostitutiva ogni anno e nei pazienti vengono impiantate più di 1,000 tonnellata di titanio.
Meccanicamente, questi impianti metallici devono prendere forma e rimanere funzionali durante l'uso. Le nostre attività quotidiane includono piegamenti, torsioni, contrazioni e contrazioni muscolari. Queste parti artificiali non devono degradarsi se soggette a fatica, usura e carichi d'urto. Il titanio è il 50% più leggero dell'acciaio inossidabile e ha un rapporto resistenza/densità superiore del 20%. È più leggero e più forte. Quando impiantato nel corpo umano, riduce il carico sul corpo. Il paziente si sentirà più flessibile e attivo. Ci sarà pressione tra la parte artificiale e il corpo umano. La cosiddetta sollecitazione interfacciale è causata dal disadattamento del modulo elastico. Come si può vedere dalla Tabella 1, il modulo elastico del titanio è il più basso tra i tre materiali. La compatibilità meccanica degli impianti in titanio con l'osso umano è molto migliore.
Fisiologicamente, il corpo rifiuta i corpi estranei. Quando l'acciaio inossidabile e le co-leghe vengono utilizzati come biomateriali, l'infiammazione, il rossore e il prurito sono spesso osservati clinicamente dopo l'intervento chirurgico di impianto. Il titanio e le leghe di titanio sono ben noti materiali metallici biologicamente inerti. Hanno un'eccellente resistenza alla corrosione nell'ambiente di immersione del sangue umano. È molto resistente al sangue e ai tessuti umani, garantendo una buona compatibilità. Non ci sono praticamente contaminazioni e reazioni allergiche, migliorando notevolmente il recupero del paziente. Questa è la base per l'applicazione diffusa del titanio.
In generale, il titanio commercialmente puro (Cp Ti) è considerato il miglior candidato perché il titanio puro ha la migliore biocompatibilità. Ma Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr e Ti-6 Le leghe Al-4V ELI sono ampiamente utilizzate anche negli impianti medici. Dai un'occhiata al nostro sito Web per informazioni sulle nostre diverse offerte!
Attrezzatura ortopedica
Il compito principale dell'ortopedia è quello di regolare le deformità scheletriche. Un corpo contorto ha bisogno di una forza esterna per aiutarlo a tornare alla sua posizione normale. I dispositivi ortopedici dovrebbero fornire un forte supporto e ricordare la corretta forma del corpo. Oltre alla resistenza all'usura e alla corrosione, la proprietà unica richiesta in questo caso è la memoria di forma. Le leghe a memoria di forma di titanio e nichel combinano una forte resistenza e proprietà di memoria. Attualmente, le placche ossee comuni, i chiodi intramidollari, la fissazione interna mandibolare e la correzione della scoliosi sono tutti realizzati in leghe di titanio e nichel.
impianto dentale
Gli impianti dentali sono un po' diversi. Esistono tre tipi di impianti dentali: osteointegrati, mini-impianti per ancoraggio ortodontico e zigomatici. Il titanio è stato utilizzato come corone dentali, perni per corone, ponti fissi, ponti in porcellana, ponti incollati, anelli di ritenzione per protesi, basi, dispositivi di connessione e dispositivi di rinforzo. Quasi tutte le parti metalliche delle protesi sono ricoperte di titanio.
Cominciamo con una tipica osteointegrazione. In primo luogo, il medico posizionerà la "radice" o il "seme" nell'osso mascellare. Dopo che si è stabilizzato, la sovrastruttura del dente si unirà all'impianto. Quindi nuovi denti cresceranno su di esso. Questa è la differenza tra impianti medici e impianti dentali. Gli impianti medici sono sostituzioni di tessuti duri danneggiati, o "colla" o "viti" per collegare il tessuto duro rotto. Ma gli impianti dentali aiutano le nuove strutture a crescere. Che fascino!
Questa procedura "facile" richiede un'eccellente biocompatibilità e proprietà termiche. Quando bevi una zuppa e mangi un gelato, le persone possono sentire caldo e freddo, ma queste sensazioni provengono dalla bocca, non dai denti. I denti sani non subiscono alcuna irritazione.
Il titanio ha un'espansione termica molto bassa. Quando un impianto a base di titanio viene utilizzato come "radice", non si espande o si contrae all'interno della bocca di una persona. Il dente appena formato rimarrà dove dovrebbe essere. La conducibilità termica del titanio è molto bassa, solo 1/5 di acciaio inossidabile, 1/3 di alluminio e 1/2 di rame. Quando viene utilizzata come corona, non si trasferisce alla struttura del dente reale. Il titanio protegge la polpa dal caldo e dal freddo.
Nel campo dell'odontoiatria, il titanio microfuso presenta le caratteristiche di elevata precisione dimensionale, assenza di bolle e assenza di cavità da ritiro. Attualmente, 4 tipi di titanio commercialmente puro (Cp Ti) vengono utilizzati esclusivamente per gli impianti dentali. Sono gradi ASTM da 1 a 4. Hanno tutti bassi livelli di conducibilità elettronica, elevata resistenza alla corrosione, stato termodinamico a pH fisiologico, bassa tendenza a formare ioni in ambienti acquosi e punti isoelettrici di ossidi di 5-6.
Dal livello 1 al 4, la purezza diminuisce e la forza aumenta. Il titanio di grado 2 è la stella più popolare nelle applicazioni implantari. Il suo limite di snervamento minimo di 275 MPa è paragonabile a quello degli acciai inossidabili austenitici ricotti. Le leghe di titanio possono essere utilizzate anche quando è richiesta una maggiore resistenza. Anche leghe come Ti-6Al-4V vengono utilizzate in varie occasioni.
Strumenti chirurgici
Nello sviluppo di strumenti chirurgici, la prima generazione è l'acciaio al carbonio e le sue prestazioni non possono più soddisfare i requisiti dell'uso clinico dopo la galvanica. Spesso causa infezioni. La seconda generazione è in acciaio inossidabile austenitico, ma il contenuto di cromo è tossico e ha un certo impatto sul corpo umano.
Nella produzione di strumenti chirurgici, le proprietà meccaniche e la duttilità sono le prime questioni da considerare. Il metallo deve avere una certa duttilità per mantenere la forma desiderata senza difetti. Alcuni strumenti chirurgici di base sono lunghi e sottili, come bisturi, pinze e forbici. Per garantire un funzionamento sicuro, lo strumento richiede una certa forza. Devono essere abbastanza forti e non rompersi durante l'intervento chirurgico. Il modulo minimo richiesto per gli strumenti chirurgici è 100 GPa. Il modulo del titanio è 116 GPa.
Durante le procedure chirurgiche, gli strumenti sono direttamente esposti al tessuto vivente. Sono richieste resistenza alla corrosione, biocompatibilità e proprietà magnetiche. Il titanio non è tossico per i tessuti umani. Non provoca alcuna risposta immunitaria. Le sale operatorie sono talvolta esposte a campi magnetici. Ad esempio, una risonanza magnetica produce un campo magnetico di circa 1,5 Tesla. Questo campo magnetico può influenzare gli strumenti chirurgici in diversi modi, tra cui: movimento indesiderato causato da interazioni del campo magnetico (ad es. effetti missilistici), riscaldamento dello strumento dovuto alla deposizione di potenza a radiofrequenza (RF) e fotografia associata all'uso dello strumento. Il titanio non è magnetico per garantire un funzionamento sicuro. Le sue proprietà non magnetiche eliminano anche la minaccia di danni ai piccoli e sensibili dispositivi elettronici impiantati.
Dopo l'intervento chirurgico, il processo di sterilizzazione viene eseguito sotto getto di vapore caldo ad alta temperatura. Vari detergenti vengono utilizzati per pulire batteri e infezioni. Dopo una pulizia ripetuta, le dimensioni dello strumento non cambiano e la qualità della superficie non ne risente. Anche l'usura dovrebbe essere minima. I chirurghi hanno bisogno di strumenti che funzionino ogni volta che vengono utilizzati. Il titanio e le leghe di titanio hanno una buona resistenza alla corrosione. L'intervallo di temperatura di esercizio è compreso tra 150 °C e 500 °C.
Infine, ma non meno importante, la leggerezza del titanio lo rende particolarmente adatto alla microchirurgia. Gli strumenti chirurgici leggeri possono ridurre l'affaticamento del chirurgo, specialmente durante le procedure a lungo termine.
Nel campo dei dispositivi medici, il titanio medico e le leghe di titanio sono materiali metallici di alta qualità e sono ampiamente utilizzati. Gli elettrodi laser, i trapani e le pinze sono generalmente realizzati in titanio.
