De ce tijele de titan de calitate medicală au o biocompatibilitate atât de excelentă?

Tijele de titan de calitate medicală sunt realizate în principal din aliaje de titan sau titan pur și au o serie de proprietăți fizice și chimice unice. Titanul este un metal ușor cu o densitate de aproximativ 4,5 g/cm³, care este mult mai mic decât oțelul. Acest lucru face ca tijele de titan să fie ușoare în aplicațiile medicale și poate reduce povara pentru pacienți. Titanul are, de asemenea, o bună rezistență la coroziune și o rezistență la temperatură ridicată și poate menține performanțe stabile în medii dure.

Cu toate acestea, printre toate proprietățile tijelor de titan de calitate medicală, biocompatibilitatea este, fără îndoială, cea mai critică. Biocompatibilitatea se referă la capacitatea unui material de a nu provoca reacții adverse sau respingere atunci când vine în contact cu țesutul uman. Pentru dispozitivele medicale implantate în corpul uman pentru o lungă perioadă de timp, calitatea biocompatibilității este direct legată de rata de succes a operației și de calitatea recuperării pacientului.

Motivul pentru care tijele de titan de calitate medicală au o biocompatibilitate excelentă se datorează în principal caracteristicilor elementului de titan în sine și designului atent al aliajelor de titan.

Titanul este un metal biologic inert, ceea ce înseamnă că nu este ușor să reacționezi chimic cu alte substanțe din mediul uman. Când tija de titan este implantată în corpul uman, nu va reacționa chimic cu țesuturile din jur, evitând astfel producția și eliberarea de substanțe nocive. Această bio inert permite ca tija de titan să existe stabil în corpul uman pentru o lungă perioadă de timp, fără a provoca deteriorare țesuturilor din jur.

Deși titanul pur este bio-inert, puterea și duritatea sa pot să nu răspundă nevoilor unor aplicații medicale. Prin urmare, tijele de titan de calitate medicală sunt de obicei confecționate din aliaje de titan. Aliajele de titan sunt realizate prin adăugarea altor elemente metalice (cum ar fi aluminiu, vanadiu, molibden etc.) la titan pur pentru a -și îmbunătăți puterea și duritatea. Cu toate acestea, tipurile și conținutul acestor elemente adăugate trebuie reglementate fin pentru a se asigura că aliajul de titan poate menține o biocompatibilitate bună, menținând în același timp proprietăți mecanice excelente.

De exemplu, Ti-6Al-4V (TC4) este un aliaj de titan medical utilizat frecvent care conține 6% aluminiu și 4% vanadiu. Acest aliaj nu numai că are o rezistență ridicată și o duritate bună, dar păstrează și proprietățile bio-inert ale titanului. Prin urmare, aliajul de titan TC4 este utilizat pe scară largă la fabricarea de dispozitive medicale, cum ar fi articulațiile artificiale și implanturile ortopedice.

În plus față de proprietățile materialului în sine, tratarea la suprafață a tijelor de titan de calitate medicală are, de asemenea, un impact important asupra biocompatibilității sale. În timpul procesului de fabricație, suprafața tijei de titan suferă, de obicei, o serie de tratamente, cum ar fi măcinarea, lustruirea, decaparea etc., pentru a îndepărta stratul de oxid și impuritățile de pe suprafață și pentru a îmbunătăți finisajul și planeitatea suprafeței. Aceste măsuri de tratament pot reduce frecarea și iritarea dintre tija de titan și țesutul din jur, reducând astfel riscul de respingere.

În plus, unele tehnologii avansate de tratare a suprafeței (cum ar fi anodizarea, oxidarea micro-arc etc.) pot forma, de asemenea, o peliculă de oxid densă pe suprafața tijei de titan. Această peliculă de oxid nu poate doar să îmbunătățească rezistența la coroziune și rezistența la uzură a tijei de titan, dar, de asemenea, își îmbunătățește în continuare biocompatibilitatea. De exemplu, anodizarea poate forma o peliculă de oxid poros pe suprafața tijei de titan, iar acești pori pot adsorbi molecule bioactive (cum ar fi proteine, factori de creștere etc.), promovând astfel creșterea și repararea țesuturilor înconjurătoare.

Datorită biocompatibilității sale excelente, tije de titan de calitate medicală au fost utilizate pe scară largă în domeniul medical. Următoarele sunt câteva scenarii tipice de aplicație:

Îmbinările artificiale sunt una dintre zonele importante de aplicare ale tijelor de titan de calitate medicală. Fie că este vorba de fabricarea de îmbinări artificiale, cum ar fi articulațiile șoldului, articulațiile genunchiului sau articulațiile umărului, tijele de titan pot oferi un suport structural stabil. Biocompatibilitatea sa excelentă permite tijelor de titan să coexiste cu oasele umane pentru o lungă perioadă de timp, fără a provoca reacții adverse, asigurând astfel recuperarea funcției articulare și îmbunătățirea mobilității pacienților.

În chirurgia ortopedică, tijele de titan sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă la fabricarea dispozitivelor de fixare internă, cum ar fi plăcile osoase și unghiile osoase. Aceste dispozitive ajută oasele să -și restabilească forma și funcția normală prin fixarea locului de fractură. Greutatea ușoară și rezistența ridicată a tijelor de titan permit acestor dispozitive să reducă povara la pacienți, asigurând în același timp o rezistență suficientă, care să conducă la recuperarea postoperatorie. În plus, rezistența la coroziune și elasticitatea bună a tijelor de titan asigură, de asemenea, că instrumentele mențin performanțe stabile după curățarea multiplă și dezinfectarea.

În domeniul stomatologiei, tijele de titan sunt, de asemenea, utilizate ca material principal pentru implanturile dentare. Caracteristicile sale relativ mici și de rezistență ridicată nu pot oferi doar un sprijin mecanic bun, dar, de asemenea, reduc disconfortul pacientului după operație. În același timp, biocompatibilitatea tijelor de titan asigură, de asemenea, o bună integrare între implanturile dentare și țesuturile din jur.

În plus față de câmpurile de mai sus, tijele de titan de calitate medicală sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă la fabricarea diferitelor dispozitive medicale. De exemplu, ace de sutură vasculară de titan, suturi sternale și alte instrumente joacă un rol important în chirurgia cardiacă; Utilizarea electrozilor de titan în echipamente medicale, cum ar fi electrocardiografii, îmbunătățește exactitatea diagnosticului; și utilizarea vaselor de cultură a titanului în mașinile de cultură in vitro oferă un mediu experimental mai stabil pentru cercetarea biomedicală.