Banner

Industry

Umsóknarstaða og horfur á títanblendi á líffræðilegu sviði

Nov 16, 2020

Títan (Ti) og títan málmblöndur hafa framúrskarandi alhliða eiginleika eins og hár sérstakur styrkur, lítill teygjanlegur styrkur, sterk tæringarþol og góð líffræðilegur samhæfni. Þau eru talin vera notuð til viðgerðar á vefjum manna eftir ryðfríu stáli og kóbalt-krómblöndur. Það er tilvalið ígræðsluefni og er mikið notað á líffræðilegum sviðum svo sem ígræðsluefni fyrir ígræðslu, skurðaðgerðir, lækningatæki og lyfjabúnað. Til


Ein tegund og einkenni líffræðilegra títanblöndur


1. Tegundir líffræðilegra títanblöndur


Títan og títanblöndur sem notaðar eru sem líffræðilegar vörur er aðallega skipt í eftirfarandi flokka.


(1) Hreint títan


Hreint títan er eins fasa (α-fasa) uppbygging og ekki er hægt að styrkja það með hitameðferð. Það er flokkað eftir innihaldi óhreinindaefna eins og kolefnis, járns og súrefnis. Læknisfræðilegt hreint títan hefur frábæra tæringarþol, teygjuþátt nálægt náttúrulegu beini og framúrskarandi líffræðilegan samhæfni. Það hefur verið notað á læknisfræðilegu sviði síðan á þriðja áratug síðustu aldar sem lækningatæki eins og beinplötur, tannígræðslur, gervihöfuðmaski og Framleiðsla íhluta lækningatækja eins og gangráðs og geislameðferðartækja. Til


(2) Læknis títan álfelgur


Hægt er að skipta títanblöndum í læknisfræði í þrjá flokka, nefnilega α títanblöndu, α + β títanblöndu og β títanblöndu. Notkunar- og þróunarsögu læknisfræðilegs títan og títanblöndur má skipta í þrjár kynslóðir. Fyrsta kynslóðin er táknuð með hreinu títan og Ti 6 ál (A1) -4 vanadíum (V). Vegna þess að það hefur betri líffræðilegan samhæfni, tæringarþol og vélræna eiginleika en ryðfríu stáli og kóbalt-krómblendi, var það notað sem skurðaðgerð ígræðslu á fyrstu stigum. Efni er mikið notað. Önnur kynslóðin er α + β títan álfelgur, táknað með Ti-5Al-2,5 járni (Fe) og Ti-6A1-7 níóbíum (Nb). Þessar málmblöndur innihalda ekki V, sem er eitrað fyrir líkamann, og hafa sömu eiginleika og Ti. Vélrænni eiginleikar svipaðir og 6Al-4V eru notaðir á sviði skurðlækninga. Japan og Bretland hafa þróað röð röð af α + β títanblöndur með framúrskarandi líffræðilegri samhæfni, svo sem Ti-15Zr-4Nb-4 tantal (Ta) 0.2 palladium (Pd), Ti-15 tin (Sn) -4Nb -2Ta-0.2Pd o.fl., slitþol, þreyta og tæringarþol þessara málmblöndur eru betri en Ti-6Al-4V. Þrátt fyrir að önnur kynslóð læknisfræðilegs títanblendis hafi mikla framfarir miðað við fyrstu kynslóð, inniheldur hún samt hugsanlega frumudrepandi Al, Fe og aðra þætti og hefur léleg líffræðilegan samhæfni. Teygjustuðull þess er hærri en bein manna og ekki er hægt að útrýma streituhlíf. Á sama tíma þarf enn að bæta styrk sinn og seigju, þreytuþol, slit og tæringarþol. Til


Þriðja kynslóðin þróaði aðallega beta títan álfelgur. Í samanburði við α + β títan málmblöndu, hefur β títan málmblöndu betri líffræðilegan samhæfni og tæringarþol og lægri teygjanleika. Meginhugmyndin til að fá β títan málmblöndu er að nota sirkon (Zr), Nb, Ta, Pd og Sn sem málmblöndunarþætti til að draga úr eða útrýma skaðlegum áhrifum Al og V frumefna. Hingað til hafa menn þróað Ti-mólýbden (Mo), Ti -Nb, Ti-Ta og Ti-Zr og aðrar nýjar metastabbar β títan álfelgur, þar á meðal Ti-12M O-6Zr-2Fe, Ti-15M O-5Zr- 3A l, Ti-15M O-3N b-0,3O, Ti-l3Nb-13Zr, Ti-15Mo-2. 5Nb-0.2 sílikon (Si), Ti-35Nb-5Ta-7Zr, Ti-15Mo, Ti-24Nb-4Zr-8Sn o.fl.




(3) Minni álfelgur


Næstum jafnt lotuhlutfall Ti nikkel (Ni) lögun minni málmblöndur hafa verið mikið notaðar á læknisfræðilegu sviði. Dæmigert forrit felur í sér bæklunarbúnað (þjappað hefti, nagla í innanhúss, innri festara), tannefni (tannréttingarvír, rótarskekkju), mannleg efni (hjarta-heilahimnur, leiðarvírar) o.s.frv. Til að bæta lögun minni áhrif málmblöndur, margir efnishönnuðir hafa rannsakað Ni-ríkur eða Ti-ríkur TiNi lögun minni málmblöndur og náð ákveðnum framförum.


Fólk hefur einnig fundið lögun minniáhrifa og ofurteygni í sumum Ti-Mo-byggðum og Ti-Nb-byggðum D títanblöndum. Rannsóknir hafa sýnt að með því að stilla innihald stöðugra β-fasa frumefna í títanblöndum er hægt að breyta upphafs- og lokahita martensít umbreytingar. Þegar álag martensitic umbreytingarinnar er minna en streitan sem krafist er til að valda málsleifar rennibrautinni mun einnig koma fram martensitic umbreyting. Þessi martensitic áfangi gerir málmblönduna ofurteygna.



2. Einkenni líffræðilegs títanblendis


Líffræðilegar títanblöndur hafa eftirfarandi einkenni:


Hár sérstakur styrkur. Títan álfelgur hefur lágan þéttleika og miðlungs styrk, sem getur uppfyllt styrk kröfur beina, liða, skurðaðgerða og annarra lækningatækja. Á sama tíma eru títan lækningatæki tiltölulega létt, sem dregur mjög úr álagi á mannslíkamann og veitir mikla notendavægni.


②Gott vélrænt eindrægni. Teygjustuðull títan og títan málmblöndur er miklu nær mannabeinum en ryðfríu stáli, kóbalt-króm málmblöndur o.s.frv. Teygjanlegt magn má minnka í 40-100 GPa, sem getur dregið úr streituvörn áhrifum mannabeina á ígræðslu, og passar vel við mannabein.


③Góð tæringarþol. Það er þunn oxíðfilmu á yfirborði títanblöndunnar, sem hefur góðan efnafræðilegan stöðugleika og er tærður af mótefnavökva, sem hentar til notkunar á ýmsum líkamshlutum.


④Biosamhæfni, góð heilsa, eitruð, ekki ofnæmisvaldandi.


⑤ Góð vinnsla og aðlögunarhæfni, hentugur til að búa til plötur, stangir, vír, net, slöngur, sérstaka hluti o.fl.


Að auki hefur títanblendi lítið frásogshraða röntgengeisla, gott röntgengeislasýni og flest þeirra eru ónæm fyrir segulsviðum, hafa ekki áhrif á rafsegulsvið og þrumuveður og munu ekki hafa áhrif á sjúklinga' Röntgen- og segulómun (MRI) rannsóknir; Títan nikkel málmblendi hefur einnig einstaka lögun minni virka og frábær mýkt. Byggt á ofangreindum eiginleikum hafa títan og títan málmblöndur orðið líffræðilegt málmefni með fjölbreyttum forritum.


Tafla 1 sýnir vélræna eiginleika nokkurra dæmigerðra lækningatítanblöndur og annarra líffræðilegra efna, svo sem 316 ryðfríu stáli, Co-Cr-Mo og mannabeini.


tvö. Notkun títanblendis á sviði líffræðilegs læknis


Vegna framúrskarandi alhliða eiginleika þeirra eru títan og títan málmblöndur mikið notaðar á sviði líffræðilegra lyfja sem ígræðsluefni, skurðaðgerðir og endurhæfingartæki, skurðaðgerðir, lækningatæki osfrv., Eins og sýnt er í töflu 2.


1. Brúnt íhlutunarefni


Sem burðarþáttur ígræddur í líkamanum verður ígræðsluefnið að hafa ákveðinn styrk og á sama tíma þarf það að hafa góðan sveigjanleika og teygjustuðul sem passar við mannslíkamann til að koma í veg fyrir að efnið brotni og bili í líkamanum. Með málmblönduhönnun, efnablöndun og síðari hitameðferð og öðrum tæknilegum ferlum geta títanblöndur uppfyllt kröfur læknisfræðilegra vélrænna eiginleika. Að auki hafa þeir mikinn sértækan styrk, tæringarþol og góða lífsamhæfni. Það er notað í bæklunarlækningum, tannlækningum, íhlutun og hjartaskurðlækningum og önnur svið hafa verið mikið notuð við framleiðslu beinplata, bæklunarvíra, ígræðslu og íhlutunarbúnaðar. Með stöðugum framförum í hönnun og framleiðslu á títanblöndubúnaði og læknisfræðilegri greiningu og meðferðartækni eykst eftirspurn eftir læknisfræðilegum títanblöndum.


2. Skurðlækninga- og endurhæfingartæki


Títan ál sem skurðaðgerðartæki hefur eftirfarandi kosti: tækið er létt, getur létt á þreytu læknisins og dregið úr skemmdum á líkama' það er tæringarþolið og eitrað, sárið er ekki auðvelt að smitast og grær fljótt; í meðallagi mýkt, hentugur fyrir töng í skurðaðgerð, tappa úr skurðaðgerð, sálnálar; hugsandi eiginleikar Veikir, hentugur til notkunar undir skuggalausum ljósum. Þess vegna eru skurðlæknar í títanblöndu í vil hjá skurðlæknum. Vegna kostanna við mikinn sértækan styrk, notendanleika og sterka tæringarþol eru títanblöndur einnig notaðar til að búa til endurhæfingarbúnað eins og hjól, hækjur og spöl. 3. Lækningatæki


Efnafræðileg efni eins og sýra, basa, salt osfrv eru notuð í lyfjaframleiðsluferlinu sem gerir miklar kröfur til tæringarþols lyfjabúnaðar. Vegna tæringarþols, mikils sérstaks styrks og góðs hitaflutnings títanblöndu, dregur notkun títanefna eins og hvarfgeyma, hitaskipta, þétta, porous sía og annars lyfjabúnaðar, annars vegar mjög úr tæringu lykilhlutar lyfjabúnaðar. Á hinn bóginn bætir það einnig framleiðsluhagkvæmni og gæði lyfja og er mikið notað í framleiðsluferli verkjalyfja, bólgueyðandi lyfja, vítamína, deyfilyfja og lyfjahráefna. Að auki hafa títanblöndur verið valið efni til framleiðslu á íhlutum fyrir kjarnasegulómun og innrauða lækningatæki vegna léttrar þyngdar, tæringarþols og segulmagnaðir eiginleika.



Í þriðja lagi er umsóknarstaða títanblendis á sviði læknisfræðilegra lækninga


1. Umsóknaryfirlit


Á þriðja áratug síðustu aldar settu bothe og aðrir fræðimenn í títan, ryðfríu stáli og kóbalt (Co) -króm (Cr) málmblöndur í lærlegg músa. Þeir greindu viðbrögðin milli ýmissa málmaígræðslu og beina og komust að því að títan og bein voru ekki Aukaverkanir hafa opnað nýtt tímabil títanblöndur á sviði líffræðilegra efna. Síðan á sjöunda áratugnum hafa títanblöndur táknað með hreinu títan og Ti-6Al-4V verið mikið þróaðar og beitt á sviði líffræðilegra efna. Bandaríkin hófu að þróa V- og Al-frjáls títanblöndur á níunda áratugnum og notuðu þær til bæklunarskurðlækninga. Hingað til hefur verið mælt með 5 D títanblöndum á lækningasviðið, þ.e. Ti-12M O-Zr-217e, Ti-13N b-13Zr, Ti-15M 0-2. 5N b-0.2Si, Ti-16Nb-9.5Hf og Ti-15Mo. Til


Síðan á áttunda áratugnum hefur Kína lagt áherslu á rannsóknir og þróun líffræðilegra títanblendis og hefur tekið þróunarbraut frá eftirlíkingu, nýjungum og eftirlíkingu til nýstárlegrar rannsóknar og þróunar. Almennar rannsóknarstofnun Peking í járnlausum málmum hafði forgöngu um að nota hreint títan til að framleiða gervilærleggja og notaði það í klínískri framkvæmd og þróaði Ti-6Al-7Nb, Ti-5Al-2.5Fe títanblöndur og lítinn teygjanlegt magn Ti-Nb- Zr-Ta-Sn Og Ti-Nb-Al-Sn-Si ný β-gerð títanblendi; Norðvestur málmrannsóknarstofnun hefur þróað Ti-Al-Mo-Zr nálægt α-gerð títanblendi, Ti-Zr-Mo-Nb og Ti-Zr-Sn-Mo-Nb nálægt β gerð títanblöndu, Shenyang Institute of Metal Research , Kínverska vísindaakademían hefur þróað nýja gerð af litlu mótum nálægt β gerð títanblöndu Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn.


Undanfarin ár hefur Kína einnig náð miklum framförum í iðnvæðingu læknisfræðilegra títanblöndur. Meðal fulltrúafyrirtækja eru Baoti Co., Ltd., Baosteel Co., Ltd., Western Superconductor, Research Medical, Chuangsheng Medical Equipment (China) Co., Ltd., og Weigao Group Co., Ltd. Company, Xi' Saite Metal Material Development Co., Ltd., Changzhou Kanghui Medical Equipment Co., Ltd., Bermúda hátækni o.fl.


Til þess að bæta heildar tækni og gæðaeftirlit kínverska' s títan málmblöndur og staðla notkun títan málmblöndur á sviði lækningatækja, á vegum viðkomandi ríkisdeilda, hefur Kína valið og stigið fyrir skref umbreytt nokkrum viðeigandi ISO og ASTM stöðlum, svo sem YY 0117 (skurðaðgerð ígræðslubeina og liðgerviliða, steypu Ti6Al4V), GB / T 13810 (Títan og títan álfelgur vinnsluefni fyrir skurðaðgerðir ígræðslu), GB 23102 (skurðlækningar ígræðslu málm efni Ti-6Al-7Nb álfelgur vinnsluefni), GB 24627 (nikkel-títan lögun vinnslu efni fyrir minni álfelgur fyrir lækningatæki og skurðaðgerðir) og YY / T0988.2. (Skurðaðgerð ígræðsluþekja Part 2: Ti / Ti6A14V álfelgur), o.fl., smám saman komið á fót og endurbætt Kína' læknisfræðilegt títan álfelgur staðallkerfi.


2. Framvinda rannsókna á umsóknum


Í því ferli að þróa líffræðileg efni úr títanblendi hefur fólk alltaf unnið að rannsóknarvinnu við stöðugt að bæta lífssamhæfni þeirra, vélrænan eindrægni og skilvirkni, svo að þeir nái eitruðari og aukaverkunum sem byggjast á því að skipta um skipti og viðgerðir. Minni, þægilegri í notkun og lengri líftími. Sem stendur er heildarafköst títanblönduefna aðallega bætt með því að hagræða málmblöndusamsetningu, undirbúningsferli og yfirborðsbreytingum. (1) Allt í einu íhlutahönnun Efnisrannsakandi hagræðir mismunandi álhluta í mismunandi tilgangi. Með því að velja að innihalda ekki skaðleg frumefni eins og Zr, Ta, Mo, Nb, Sn, má draga úr innihaldi eiturefna og bæta lífssamhæfni; þróuð hefur verið ný tegund af títanblendi með lægri teygjuþátt, sem hefur fengist í títanblöndur hingað til. Lægsti teygjustuðullinn fæst í Ti-Nb-Sn álfelgur, um það bil 40GPa; á sama tíma með réttri málmblöndun, viðbót við rétta síðari meðferð, getur það einnig bætt vélrænni eiginleika og slit og tæringarþol efnisins. (2) Efnis undirbúningsferli. Undanfarin ár hafa vísindamenn fengið nýjar tegundir af gljúpum efnum, ofurfínum kristalefnum, nanóefnum og leysimyndunarefnum með undirbúningsferlum eins og málmvinnslu dufts, jafnþrýstingsþrýstingi, háþrýstings- og lághitastillingu og leysisintrum. Efni úr títanblendi geta uppfyllt mismunandi kröfur um notkun. OrPorous efni Í samanburði við þétt títan er porous títan með þrívídd samtengdri uppbyggingu að innan. Nýr beinfrumuvefur getur vaxið í ígræðslulíkamanum og smitað líkamsvökva, sem stuðlar að viðloðun, fjölgun og aðgreining osteoblasts, og teygjanlegt líkan af porous títan. Magnið er lægra, sem getur í raun dregið úr streituvörninni bein á ígræddum persónum og bæta þægindi og líftíma. Sem stendur felur undirbúningsferlið í porous títan aðallega í sér duftsintrunaraðferð, slurry froðumyndunaraðferð, sjálfdreifandi nýmyndunaraðferð við háan hita, duftsprautuaðferð, málmfellingaraðferð, hlaup innspýting mótunaraðferð, trefja sintering aðferð og hraðri frumgerð aðferð osfrv. .