Medical sınıfı titanyum çubuklar neden bu kadar mükemmel biyouyumlanabilirliğe sahiptir?

Tıbbi dereceli titanyum çubuklar esas olarak saf titanyum veya titanyum alaşımlarından yapılmıştır ve bir dizi benzersiz fiziksel ve kimyasal özelliğe sahiptir. Titanyum, çelikten çok daha düşük olan yaklaşık 4.5g/cm³ yoğunluğa sahip hafif bir metaldir. Bu, titanyum çubukları tıbbi uygulamalarda hafif hale getirir ve hastalar üzerindeki yükü azaltabilir. Titanyum ayrıca iyi korozyon direncine ve yüksek sıcaklık direncine sahiptir ve zorlu ortamlarda kararlı performansı koruyabilir.

Bununla birlikte, tıbbi dereceli titanyum çubukların tüm özellikleri arasında, biyouyumluluk şüphesiz en kritik olanıdır. Biyouyumluluk, bir materyalin insan dokusuyla temas ettiğinde olumsuz reaksiyonlara veya reddetmeye neden olmama yeteneğini ifade eder. İnsan vücuduna uzun süre implante edilen tıbbi cihazlar için biyouyumluluk kalitesi, operasyonun başarı oranı ve hastanın iyileşmesinin kalitesi ile doğrudan ilişkilidir.

Tıbbi dereceli titanyum çubukların mükemmel biyouyumlanabilirliğe sahip olmasının nedeni, esas olarak titanyum elemanının kendisinin özellikleri ve titanyum alaşımlarının dikkatli tasarımıdır.

Titanyum biyolojik olarak inert bir metaldir, yani insan ortamındaki diğer maddelerle kimyasal olarak reaksiyona girmenin kolay olmadığı anlamına gelir. Titanyum çubuğu insan vücuduna implante edildiğinde, çevreleyen dokularla kimyasal olarak reaksiyona girmeyecek, böylece zararlı maddelerin üretiminden ve salınmasından kaçınmayacaktır. Bu biyo-belirsizlik, titanyum çubuğun çevredeki dokulara zarar vermeden uzun süre insan vücudunda stabil bir şekilde var olmasına izin verir.

Saf titanyum biyo-int olmasına rağmen, gücü ve tokluğu bazı tıbbi uygulamaların ihtiyaçlarını karşılamayabilir. Bu nedenle, tıbbi dereceli titanyum çubuklar genellikle titanyum alaşımlarından yapılır. Titanyum alaşımları, gücünü ve tokluğunu artırmak için saf titanyum için diğer metal elementler (alüminyum, vanadyum, molibden, vb.) Eklenerek yapılır. Bununla birlikte, bu eklenen elemanların tipleri ve içeriği, titanyum alaşımının mükemmel mekanik özellikleri korurken iyi biyouyumluluk koruyabilmesini sağlamak için ince bir şekilde düzenlenmelidir.

Örneğin, Ti-6Al-4V (TC4),% 6 alüminyum ve% 4 vanadyum içeren yaygın olarak kullanılan bir tıbbi titanyum alaşımıdır. Bu alaşım sadece yüksek mukavemet ve iyi tokluğa sahiptir, aynı zamanda titanyumun biyo-int özelliklerini de korur. Bu nedenle, TC4 titanyum alaşımı, yapay eklemler ve ortopedik implantlar gibi tıbbi cihazların üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Malzemenin kendisinin özelliklerine ek olarak, tıbbi dereceli titanyum çubukların yüzey işleminin de biyouyumluluğu üzerinde önemli bir etkisi vardır. Üretim işlemi sırasında, titanyum çubuğun yüzeyi genellikle yüzeydeki oksit tabakasını ve safsızlıkları çıkarmak ve yüzey kaplamasını ve düzlüğünü iyileştirmek için genellikle taşlama, parlatma, salamalama vb. Gibi bir dizi tedaviye tabi tutulur. Bu tedavi önlemleri, titanyum çubuk ve çevresindeki doku arasındaki sürtünmeyi ve tahrişi azaltabilir, böylece reddetme riskini azaltabilir.

Ek olarak, bazı gelişmiş yüzey işlem teknolojileri (eloksal, mikro-ark oksidasyonu, vb.) Titanyum çubuğunun yüzeyinde yoğun bir oksit film oluşturabilir. Bu oksit film sadece titanyum çubuğun korozyon direncini ve aşınma direncini iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda biyouyumluluğunu daha da artırabilir. Örneğin, anodizasyon titanyum çubuğun yüzeyinde gözenekli bir oksit film oluşturabilir ve bu gözenekler biyoaktif molekülleri (proteinler, büyüme faktörleri vb.) Adsorbe edebilir, böylece çevreleyen dokuların büyümesini ve onarımını teşvik edebilir.

Mükemmel biyouyumluluğu sayesinde, Tıbbi sınıf titanyum çubuklar tıp alanında yaygın olarak kullanılmıştır. Aşağıdakiler bazı tipik uygulama senaryoları:

Yapay eklemler, tıbbi sınıf titanyum çubukların önemli uygulama alanlarından biridir. Kalça eklemleri, diz eklemleri veya omuz eklemleri gibi yapay eklemlerin üretimi olsun, titanyum çubuklar stabil yapısal destek sağlayabilir. Mükemmel biyouyumluluk, titanyum çubukların olumsuz reaksiyonlara neden olmadan uzun süre insan kemikleri ile bir arada var olmasını sağlar, böylece eklem fonksiyonunun geri kazanılmasını ve hastaların hareketliliğinin iyileştirilmesini sağlar.

Ortopedik cerrahide titanyum çubuklar, kemik plakaları ve kemik tırnakları gibi iç fiksasyon cihazlarının üretiminde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu cihazlar, kemiklerin kırık bölgesini sabitleyerek normal şekillerini ve işlevlerini geri yüklemelerine yardımcı olur. Titanyum çubukların hafif ve yüksek mukavemeti, bu cihazların hastalar üzerindeki yükü azaltmasını sağlarken, postoperatif iyileşmeye elverişli yeterli mukavemet sağlar. Ek olarak, titanyum çubukların korozyon direnci ve iyi esnekliği, aletlerin çoklu temizlik ve dezenfeksiyondan sonra kararlı performansı korumasını sağlar.

Diş hekimliği alanında, diş implantları için ana malzeme olarak titanyum çubuklar da kullanılır. Nispeten düşük yoğunluğu ve yüksek mukavemetli özellikleri sadece iyi mekanik destek sağlamakla kalmaz, aynı zamanda ameliyattan sonra hastanın rahatsızlığını da azaltabilir. Aynı zamanda, titanyum çubukların biyo -uyumluluğu da diş implantları ve çevresindeki dokular arasında iyi bir entegrasyon sağlar.

Yukarıdaki alanlara ek olarak, çeşitli tıbbi cihazların üretiminde tıbbi dereceli titanyum çubuklar da yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, titanyum vasküler sütür iğneleri, sternal sütürler ve diğer enstrümanlar kardiyak cerrahide önemli bir rol oynar; Elektrokardiyograflar gibi tıbbi ekipmanlarda titanyum elektrotların kullanılması tanı doğruluğunu artırır; ve in vitro kültür makinelerinde titanyum kültür gemilerinin kullanılması, biyomedikal araştırma için daha kararlı bir deneysel ortam sağlar.