Lääketieteelliseen käyttöön tarkoitettujen titaaniseosmateriaalien sovellus ja suuntaus

I. Titaaniseosmateriaalien käyttö lääketieteelliseen käyttöön

Erinomaisten mekaanisten ominaisuuksiensa ansiosta erinomaisen korroosionkestävyyden ja erinomaisen bio{0}}yhteensopivuuden ansiosta lääketieteellisiä titaaniseoksia on käytetty laajalti bio-lääketieteen alalla erityisesti ortopedisissa hammas- ja sydän- ja verisuoniimplanteissa tai -laitteissa. Verrattuna ruostumattomaan teräkseen ja koboltti-kromi-pohjaisiin seoksiin, titaania ja sen seoksia käytetään laajalti niiden suuremman lujuuden, alhaisemman kimmomoduulin ja paremman bio-yhteensopivuuden vuoksi.

Viime vuosina matalan -moduulin -tyyppiset titaaniseokset ovat edelleen käynnissä, ja myös huokoisia titaani-pohjaisia ​​seoksia on valmisteilla vaihtoehtoisena ortopedisenä implanttimateriaalina, joka voi tarjota hyvän biologisen kiinnittymisen luukudoksen kasvun kautta huokoiseen verkkoonsa.

Beta--tyyppiset titaaniseokset ovat herättäneet huomiota alhaisen kimmomoduulinsa ja hyvän bio-yhteensopivuuden vuoksi, ja niitä pidetään lupaavina materiaaleina seuraavan sukupolven biolääketieteellisten implanttien valmistukseen. Lisäämällä myrkyttömiä elementtejä, kuten Mo, Si, Zr ja Ta, uudet Ti-Mo-seokset eivät ainoastaan ​​paranna kimmokerrointa, vaan myös parantavat korroosionkestävyyttä ja bio-yhteensopivuutta -.

Lisäksi nanorakenteinen kaupallisesti puhdas titaani (CPTi) voi merkittävästi parantaa materiaalien mekaanisia ominaisuuksia ja biologista reaktiivisuutta vakavan plastisen deformaatiotekniikan (SPD) käsittelyn jälkeen, mikä tarjoaa uuden ratkaisun hammasimplantteihin.

Vaikka lääketieteellisten titaaniseosten pitkän aikavälin turvallisuus ja toimivuus kliinisessä hoidossa on saavutettu jossain määrin, niiden biologisen ja mekaanisen yhteensopivuuden parantaminen on edelleen tutkimuksen kohteena. Pintamuokkausteknologiaa pidetään tehokkaana tapana parantaa lääketieteellisten titaaniseosten biologista aktiivisuutta, kulutuskestävyyttä ja korroosionkestävyyttä. Esimerkiksi lisäämällä aktiivisia elementtejä biolääketieteelliseen titaaniin ja titaaniseoksiin, postoperatiivisen infektion riskiä voidaan lisätä huomattavasti ja uusia bio-materiaalipintoja, joilla on antimikrobisia ominaisuuksia.

Ainutlaatuisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa ansiosta lääketieteellisillä titaaniseoksilla on tärkeä rooli biolääketieteen alalla. Tulevaisuuden tutkimussuuntia ovat uudet matala-moduuli, korkea-lujuus, moni-toiminnalliset ja edulliset-lääketieteelliset titaaniseosmateriaalit sekä niiden biologisen ja mekaanisen yhteensopivuuden parantaminen pinnanmuokkaustekniikan avulla vastaamaan kliinisen hoidon tarpeita. Samaan aikaan nano{7}}rakenteinen teknologia ja huokoiset materiaalit tarjoavat uusia mahdollisuuksia parantaa lääketieteellisten titaaniseosten ominaisuuksia.

II. Lääketieteelliseen käyttöön tarkoitettujen titaaniseosten viimeaikainen tutkimus

Lääketieteellisten titaaniseosten viimeisin tutkimusten kehitys keskittyy pääasiassa seuraaviin näkökohtiin:

3D-tulostustekniikan soveltaminen

Lääketieteellisten titaaniseoksesta valmistettujen implanttien tuotanto on pääosin valettu, mikä on yksittäinen tuotetyyppi eikä pysty vastaamaan täsmällisen lääketieteen tarpeita. 3D-tulostusteknologialla on merkittäviä etuja lääketieteellisten titaaniseosten alalla, koska se voi tarjota monipuolista käsittelyä. Erityisesti huokoisten lääketieteellisten titaaniseosten valmistuksessa 3D-tulostustekniikka ei voi vain toteuttaa monimutkaisten rakenteiden suunnittelua, vaan myös mukautua paremmin erilaisiin kliinisiin tarpeisiin vaadittujen materiaalien tiheyden ja huokoisuuden mukaan.

Metasable -titaaniseokset

Metasable - -tyyppisiä titaaniseoksia pidetään uuden sukupolven lääketieteellisten titaaniseosten avainsuuntana niiden alhaisemman kimmomoduulin ja erinomaisen bio-yhteensopivuuden vuoksi. Näille materiaaleille on ominaista myrkyllisten alkuaineiden, kuten Nb, Mo, Ta, Zr ja Sn, lisäys. Nykyinen tutkimus keskittyy edelleen kimmomoduulin parantamiseen, lujuuden, väsymissuorituskyvyn ja toiminnallisten ominaisuuksien ja muiden kokonaisvaltaisten ominaisuuksien parantamiseen. Lisäksi syvällinen tutkimus seosaineiden vuorovaikutusmekanismista, seosainekoostumuksen suunnittelusta, mikro-rakenteen ja ominaisuuksien hallintamenetelmistä sekä mikro-mekaanisista mekanismeista ovat myös tärkeitä suuntauksia tällä alalla.

Surface Modification Technology -tutkimus

Koska lääketieteellisen titaanin ja titaaniseosten pintaan on helppo muodostaa inertti passivointikalvo, joka vaikuttaa implantoitujen instrumenttien sekä pehmeiden ja kovien kudosten yhdistelmään, pinnanmuokkaustekniikasta on tullut avain lääketieteellisten titaaniseosten suorituskyvyn parantamiseen. Viime vuosina fysikaalista höyrypinnoitusta, plasmaruiskutusta, ioni-istutusta, laserpäällystystä, sooli-geelisynteesiä ja muita pinnanmuokkausmenetelmiä on tutkittu laajasti lääketieteellisen titaanin ja titaaniseosten pintaominaisuuksien, kuten bio-yhteensopivuuden, kulutuskestävyyden ja antibakteeristen ominaisuuksien parantamiseksi.