טיטניום plating הפך חומר אבן הפינה בהנדסה ביו-רפואית, משחק תפקיד מרכזי בעיצוב וייצור של שתלים רפואיים, מכשירים כירורגיים, ומכשירים אבחון. השילוב הייחודי של כוח מכני, עמידות קורוזיה, וזמינות יוצאת דופן הופכת אותו חיוני עבור יישומים לטווח ארוך עם רקמת הנדסה חיה נדרשת. כמו האוכלוסייה העולמית וביקוש עבור אורתודו, שיניים, לב וכלי דם, מגביר את התכונות הרפואיות שלה כדי לשפר את הספקטרום הנוכחי, כדי לשפר את המגמות הנוכחיות שלה, כדי לשפר את הספקטרום, כדי לשפר את התכונות הנוכחיות, כדי לשפר את הספקטרום הזה, כדי לשפר את המגמות הנוכחיות, כדי לשפר את הספקטרום הזה, כדי לשפר את המגמות הנוכחיות של תכונות biotanium, כדי לשפר את המגמות הנוכחיות, כדי לשפר את המגמות הנוכחיות, כדי לשפר את המגמות הנוכחיות, כדי לשפר את המגמות הנוכחיות שלה, כדי לשפר את המגמות הנוכחיות, כימותקטיקה הנוכחית שלה, כדי לשפר את המגמות הנוכחיות, כדי לשפר את המגמות הנוכחיות שלה, כדי לשפר את המגמות הנוכחיות, כי יש צורך.

נכסים בסיסיים של טיטניום בבקשות רפואיות

טיטניום חייב את הצלחתה בהנדסה ביו-רפואית למספר תכונות איטרנסיביות שאינן נמצאות יחד מתכות אחרות.יחס החוזק למשקל-משקל שלה הוא בין הגבוהים ביותר של כל החומרים המתכתיים, המספקים תמיכה מכנית חזקה ללא מסה מוגזמת.בנוסף, טיטניום מציג התנגדות מעולה, חיוני עבור שתלים נושאי עומס כגון היפולים ותקני תיקון ספינים.

תכונות מכניות: כוח, אלסטיליות, וחיי עייפות

הביצועים המכניים של שתלים טיטניום קריטיים להצלחה ארוכת טווח שלהם. טיטניום טהור מסחרית (CP Ti) זמין במספר ציונים, עם דרגה 4 להיות החזק ביותר עבור יישומי שיניים וטראומה. עבור דרישות כוח גבוהות יותר, ⁇ טיטניום כגון עומסי דחיסה 6 אל-אל-4V (Grade 5) משמשים ב- Orthopedic ו-ספיןאלים אלה תצוגות של שיטות של לחץ רופף (אונדאז') לצמצום לחץ על פני עצם (Ride) עדיף על פני GP (Ride) מאשר לחץ על פני סגסוגת GPAPT) עדיף (Ride) ו- GPAST) מאשר על פני סגסוגת GPASTAST (GPSA) עדיף (GPSAlimate).

ביצועי עייפות הם גורם קריטי נוסף. ⁇ טיטניום יש מגבלות סיבולת גבוהות, כלומר הם יכולים לעמוד מחזורי טעינה חוזרים נפוצים במפרקים ומכשירי תיקון שבר.עמידה זו מפחיתה את הסיכון של כשל מכני, דאגה גדולה עבור שתלים שנועדו בעשורים האחרונים.שילוב של כוח גבוה, צפיפות נמוכה (כ-4.5 גרם / 3), ודקטיות טובה הופכת את titanium לבחירה אופטימלית עבור קבוע וקבועים.

Biocompatibility: The Body-Friendly Metal

ביו-קו-התאמה היא אולי הנכס המפורסם ביותר של טיטניום.כאשר מושתל, שכבת תחמוצת השכבה שצורות באופן טבעי על טיטניום משמש מחסום מגן נגד שחרור יון וקורוזיון. שכבה זו יש תגובת כימי נמוכה, צמצום תגובות חיסוניות שליליות. מחקרים הראו כי טיטניום אינו גורם דלקת משמעותית, תגובות אלרגיות, או רעילות, אפילו לאחר שנים רבות של השתלה זה הוא גורם לניגודיות אחרות.

יתר על כן, טיטניום תומך אוסוינטציה - הקשר המבני והתפקודי הישיר בין עצם חי לבין פני השטח השתל. תופעה זו, שתוארה לראשונה על ידי פרופסור Per-Ingvar Brånemark, הוא יסוד להשתלת שיניים וחליפים משותפים.השכבה תחמוצת מקדמת את פירוק סידן ופוספט, המאפשר צמיחה העצם על פני השטח, כגון חול, ננומטרה, לעתים קרובות, או תהליך חומצי זה משמש כדי לשפר את הפלסמה.

המונחים: The Passive Layer Advantage

בתוך הגוף האנושי, הסביבה היא אגרסיבית מבחינה כימית - חם, מלוח, ולעתים קרובות נמוך חמצן. מתכות רבות corrode בתנאים אלה, שחרור זרמים רעילים שיכולים לגרום נזק רקמות או כישלון השתל. טיטניום, עם זאת, הוא עמיד מאוד לקורוזיון בגלל החמצן היציב, העצמי-healing עצמית, אם פני השטח הוא שריטה, הרפורמות תחמוצת כמעט מיד בנוכחות של חמצן או פתורים פחות.

ההתנגדות קורוזיה של טיטניום היא כל כך אמינה כי זה משמש בסביבות תובעניות מאוד כגון אנטים לב וכלי דם, שבו קורוזיה יכול להוביל למנוחה או thrombosis. בנוסף, היעדר ניקל ברוב ⁇ טיטניום מבטל את הסיכון של רגישות ניקל, דאגה גוברת של השתלים מתכת-על.

יישומים של טיטניום פלטה במכשירים ביו-רפואיים

הגמישות של טיטניום מלווה את עצמה למגוון נרחב של מכשירים רפואיים. להלן הם אזורי יישום מפתח, כל אחד נהנה מפרופיל הנכס הייחודי של טיטניום.

השתלות אורתופדיות

Orthopedics מייצג את השוק הגדול ביותר עבור שתלים טיטניום.יפו וברך החלפת, הכלובים היתוך השדרה, צלחות טראומה, וציפורניים intramedullary הם מוטבעות באופן שגרתי מסגסוגת טיטניום.המודולו הנמוך של החומר מקטין את הלחץ מגן על ממשק העצם-implanty, אשר חשוב במיוחד עבור אתרי עומס יתר, יותר, רדיו טיטניום מאפשר הדבקה טובה יותר לציפוי של ציפוי של ציפוי של ציפוי של ציפוי של ציפוי של ציפוי של ציפוי של ציפוי של ציפוי של ציפוי של ציפוי Xtraxlastic (כמו ציפוי מתכתב) או ציפוי לאחור (בטיחות) כמו ציפוי לאחור (a) כמו ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי מתכתבסולם) כמו ציפוי ציפוי ציפוי מתכתבסולן (בטיחות) או ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי לאחור (שלפוחית העצם) כמו ציפוי ציפוי ציפוי לאחור) כמו ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי לאחור (בטיחות) כמו ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי לאחור) כמו ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי ציפוי מתכתי

שיניים Implants ו-Prosthetics

שתלים שיניים היו אחד היישומים המצליחים ביותר של טיטניום ברפואה.מאז שנות ה-60, טיטניום טהור מסחרית (בדרך כלל כיתה 4) היה תקן הזהב עבור שתלים אנדוססים.היכולת של titanium כדי osseointegrate עם הלסת מספקת בסיס יציב עבור כתרים, גשרים, ודנות מודרניות לעתים קרובות תכונות מחוספסים באמצעות חול, ריפוי חיסוני, או ציפוי מתכתי נשימה לא יעילה יותר.

ציוד Cardiovascular

ב קרדיולוגיה, טיטניום מועסק ב casings קוצב, קרטון חסכוני (ICDs), ורכיבים של שסתום לב. הנכס הלא מגנטי של המתכת הוא חיוני לחולים העוברים סריקות MRI; קוצני קצב מודרני הם מחלחלים לגמישות דם בבטחה כדי לאפשר תאימות MRI.

קרייןיומקסילופי (CMF) מכשירים

טיטניום מיני לוחות, מלאס, ובורגים הם תקן לבנייה של עצמות פנים לאחר טראומה או ניתוח גידול.היכולת ליזום לוחיות טיטניום לאנטומיה תלת-ממדית מורכבת היא יתרון גדול. טיטניום mesh משמש כדי לשחזר פגמים רצפתיים מסלול או לתמוך מחסניות עצם.הדחיסות הנמוכה של החומר וחוזק גבוה לאפשר לוחיות דקות נמוך כי הם בקושי מיוצרים תחת אבקת Cato-D.

מכשירים כירורגיים

מעבר לשתלים, טיטניום משמש יותר ויותר עבור כלים כירורגיים כגון Powerps, scissors, ו retractors. Titanium מכשירים מציעים כמה יתרונות: הם קלים, צמצום עייפות המנתח; הם לא מגנטיים, מה שהופך אותם תואמים עם מערכות הדמיה מתקדמות; והם מאוד קורטוזיות עמידים, ומאפשר מחזורי סטריליזציה חוזרים ללא כל אמצעי זהב.

הנדסה וקידודים: Enhancing Titanium Performance

הביצועים של שתלים טיטניום יכולים להיות משופרים באופן משמעותי באמצעות שינויים על פני השטח.מאז הממשק בין השתל לרקמות הוא המקום שבו מתרחשת רוב הפעילות הביולוגית, שליטה על כימיה פני השטח, טופוגרפיה ואנרגיה היא תחום מרכזי של מחקר ופיתוח.

פלאסמה Spraying and Hydroxyapatite Sticking

אחת השיטות המבוססות ביותר לשיפור קרמיקה של השממה היא תרסיס פלזמה של הידרוקסיפיט (HA) על משטחים טיטניום. HA הוא קרמיקה פוספט סידן דומה למינרל העצם.כאשר הוא מיושם כציפוי, הוא מקדם החזקות עצם מהירה ותיקון העצם.טכניקה זו משמשת בדרך כלל עבור גזעים עובריים בתחליפים ורפואת שיניים.

מיקרו-נונו-הנוטקסטינג

גסות פני השטח בקנה מידה המיקרון (1-10 μm) הוכח כדי לשפר את osteoblast (תא מבוסס-עמוד) החזקה והפצתו. Acid etching ו-חולlasting הם שיטות סטנדרטיות כדי ליצור גסות כזאת.טכניקות מתקדמות יותר כוללות טקסט משטח לייזר, אשר יכול גם למנוע זיהומים מבוקרים עם תכונות microscale ו- ננו- nanotubular שנוצרו על ידי aodization in fluoride-ides הם כוללים יכולת מיקרוסקופית של פחמן-ידי חשיפה להפחתה של חומר אלקטרו-ידי גירוי כימי כדי לספק את היכולת שלהם.

תרופות וסמים - אליטינג קואט

זיהומים נותרים גורם מוביל לכישלון השתל.כדי להילחם זה, החוקרים מפתחים משטחים טיטניום המשחררים סוכנים אנטימיקרוביאליים. nanoparticles, חלקיקים נחושת ואנטיביוטיקה כגון gentamicin כבר משולבים לתוך שכבות חד-חמצני או ציפוי פולימרי. גישה אחרת כרוכה בנספח משותף של נוגדנים מיקרוביאליים כדי טיטניום.

קידום ומגמות עתידיות ב- Titanium Bioרפואי

התחום ממשיך להתפתח במהירות, מונע על ידי חומרים מדע, ייצור חדשנות, וצרכים קליניים. להלן הם חלק מההתפתחויות הנוכחיות המבטיחות ביותר.

ייצור תוספתי (3D הדפסה) של Titanium Implants

לייזר סלקטיבי התכה (SLM) ואלקטרון beam נמס (EBM) של אבקת ⁇ טיטניום מאפשר ייצור של שתלים ספציפיים לחולה עם גיאוגרפיות מורכבות כי הם בלתי אפשרי להשיג עם מאצ'ינג מסורתי. פורוס מנוף מבנים יכול להיות מתוכנן להתאים את הנוקשות של העצם, קידום אוסינטציה וצמצום הלחץ מגן על קיבולת מתכתית, כמו גם ספין-קולארית סטנדרטית של 3D.

שתלים חכמים וביוסנסורים

חיישנים נשמטים לתוך שתלים טיטניום היא מגמה מתפתחת.לדוגמה, שתלים ירכיים כלי יכול למדוד עומס, טמפרטורה, מיקרו-מומנט, העברת נתונים אלחוטית למרפאות.מידע זה יכול לעזור לפקח על ריפוי, לזהות מוקדם, או להנחות פרוטוקולים שיקום.ההתאמה של טיטניום עם אלקטרוניקה (בגלל האופי הלא מגנטי שלה) ואת יכולת החותם האתית שלה (via) הופך את הממשק העצבי עמוק עבור גירוי עצבי.

משטחים ביולוגיים מתפקדים

מעבר לציפויים פסיביים, החוקרים מייחסים מולקולות פעילות ביולוגית – כגון peptides, אנזימים או DNA – ישירות על פני השטח טיטניום.לדוגמה, peptides RGD (חומצה גליצינית-אספרטית) לקדם את הדימום תאי בתוך תאי תאי תאי תאי תאיים מכווצים, שיפור ההחזקה של osteoblast. גישה אחרת משתמשת שכבתית של שכבת-על-ידי שכבתית של חומצה הירקמית וסרטןית לשילוב ביולוגי עלול לגרום לשילוב פנימי של תאים גמישים ומערכת ביולוגית בסיכון לשילוב ישיר של תאים.

אפשרות טיטניום במכשירים רפואיים הבאים

במבט קדימה, טיטניום צפוי להישאר מרכזי כמו הנדסה ביו-רפואית לאמץ תרופות מותאמות אישית, ניתוח פולשני מינימלי, ובריאות דיגיטלית. תאימות החומר עם הדמיה מתקדמת (CT, MRI) ואת היכולת שלה להיות מעוצב בדיוק באמצעות תוספת ייצור להפוך אותו לתאים טבעיים להשתלתים מותאם אישית. יתר על כן, פיתוח של ⁇ טיטניום חדשים - כגון beta-types עם שיטות נמוכות יותר ללא סגסוגת לטווח ארוך יכול אפילו יותר, יכול להפחית את הציפוי, אפילו יותר, 000 פוטנציאל סגסוגת יעילה יותר.

מסקנה

טיטניום plating הפך את השדה של הנדסה ביו-רפואית.שילוב ייחודי של כוח מכני, עמידות קורוזיה, ו ביו-קומופטיות יוצאת דופן הופך אותו לחומר של בחירה עבור מגוון עצום של מכשירים מושתלים, החל מתחליפי הירך ושתלים שיניים לרכיבים לב וכלי ניתוח.התקדמות רציפה בהנדסה פני השטח - כולל ציפוי הידרופטריטיס, מיקרו / מנטור, שכבות חכמות ושילוב יעיל יותר של פעילות גופנית.

(ב) עיין במחקרים על שינויים משטח טיטניום מ-FLT:0 (המכונים הלאומיים לבריאות ⁇ FLT:1), תקנים טכניים עבור שתלים מ-FLT:2ASTM International EvolutionFLT 3:0) וסקירות קליניות שפורסמו ב-FLT:4Journal of Materials: Materials in MedicineFalph:5 גם ייעוץ משאבים מ-FLT6thalthalth for Ortho-Fcenter for the Surgeons for the Professional of Diet for Ortho-Fcenter of Science: 7.