Titán a jeho zliatiny implantáty

Video: Video spracovanie keramická turbína špachtle nástroj US Kennametal

Z hľadiska chemického a elektrochemického biokompatibilitu titánu je výhodný kov na výrobu ortopedických implantátov.

Titanium bol objavený v roku 1794 a dostal jeho meno z gréckeho Titanium. Tento neželezné kovy striebro, žiaruvzdorný, odolný plast, je deviaty najhojnejšia prvok v zemskej kôre. Medzi hlavné formy jej prejavu v prírode sa TiO2 rutil a ilmenitu FeO.TiO2. V chemickom DI tabuľke Mendelejev titán zaberá 22. miesto, má MM 43,90 D.

Príprava titánu v množstve, dostatočnom pre priemyselné použitie, začal po procese vývoja v Kroll 1936 g. Titan má vysokú pevnosť v hmotnostnom pomere, ktorý je atraktívny pri vytváraní pľúcach v porovnaní s oceľových konštrukcií na. Veľmi odolný vzhľadom k tvorbe vrstvy oxidu. V prírode, oxidu titaničitého - kryštalické pevné látky s teplotou topenia v rozmedzí od 1678 do 1850 ° C, Teplota varu je 3260 ° C, V porovnaní s inými kovmi používajú ako implantáty v medicíne, titán má rad výhod (Thull 1992, 1996- Gronowicz et al,. 2000):

Video: Russian Technologies - "snívať" titánu

• vysokú biokompatibilitu;
• dobrá odolnosť proti korózii;
• bioinertia;
• nemagnetické;
• nízka tepelná vodivosť;
• nízky koeficient rozťažnosti;
• prakticky žiadna toxicita;
• relatívne menší v porovnaní s oceľou, špecifické hmotnosti.

V mnohých ohľadoch majú podobné vlastnosti Tá, Zr a Nb. Ale ich zásoby na svete, je mnohonásobne nižšia ako Ti a tým aj náklady na ich výrobkov je veľmi vysoká.

Titan má niekoľko izoforiem: &beta - forma Tí má kubický veľkosť mriežky 32,8 LMW &alfa - fáza titán je reprezentovaný hexagonálne kryštálovú štruktúrou, ktorá pri 883 ° C prechádza allotropic prechod k BCC &beta - forma. Je zaujímavé, že šesťuholníkový &alfa - fáza titan má rozmery blízke HA (hlavný minerálne zložkou kostnej matrice). Tak, ak Ti-kryštálovej osi v mriežke sú: A = 29,5 nm a c = 4,68 nm, HA na obrázkoch, v danom poradí, sú 20 a 5 nm (Ulumbekova et al., 1997). Možno, že takáto štruktúra umožňuje titánového implantátu, ktorý obsahuje frakciu &alfa - fáza dostatočne rýchlo integrovať s kostného tkaniva, ku ktorému dochádza počas jedného až dvoch rokov po zavedení titánových implantátov v tele (Thull, 1990).

Titan pri požití za mechanického namáhania, korózie a chloridových iónov čiastočne biodegradabilné a difunduje do okolitých tkanív. Je potrebné poznamenať, že toxické účinky alebo s senzibilizáciu, na rozdiel od zirkónia a železa chrómové zliatiny, a to aj na dostatočne vysokej úrovni obsahu kovu v tkanivách sa zvyčajne vyskytuje (Ikarashi et al., 1996- Mu et al., 2000) ,

Avšak vo vývoji implantátov je potrebné pripomenúť, že Ti má schopnosť akumulovať v kostiach.

Titánové implantáty sú schopné tvoriť vrstvy oxidu a patrí k druhej implantáty generácie. Boli aktívne používajú v medicíne, asi pred 25 až 30 rokmi.

Ak umiestnite titánový implantát v biologickom prostredí na jeho povrchu sú komplexné procesy, vrátane dvoch hlavných možné identifikovať - ​​oxidácii a hydratáciu.

Teoreticky titán hydratácia môže prejsť prieniku do atómovej mriežky atomárneho vodíka za vzniku mono- alebo dvojmocnej hydridy. Avšak, táto metóda je nepravdepodobné, že v dôsledku konkurencie s atómami kyslíka, ktoré tvoria vrstvu oxidov dostatočne rýchlo. Je možné, že tento proces je zložitejší spôsob pre vytvorenie vrstvy oxidu titaničitého, oxidu titaničitého (rutil a anatas) a TiH2. Taký viacfázový konštrukcia s neustále prebiehajúcom procese biologického rozkladu, tvoria komplexný dynamický systém, ktorý je v súlade sa v mnohých ohľadoch s zhliadnutí KV Shishokin (1963) a ND Tomashevich (1985).

Na jednej strane, vodíkové ióny zničiť titán, s inými - kyslíka foriem oxidu titaničitého, ktorá ju chráni pred procesom. Pri vývoji Tí implantáty by mal vziať do úvahy skutočnosť, že hrúbka filmu oxidu bude do značnej miery obmedziť odolnosť proti korózii kovu. Z hľadiska elektrochémia a biomechaniky titánu hrúbky oxidu asi 50 nm, je optimálna pre jeho ochranu.

Empiricky sa potvrdzuje, podľa ASTM dát, pri príprave, ktorá však bola použitá viac ako mechanická biologický prístup. Avšak, tieto princípy sú všeobecne platné a môžu byť použité v lekárskej praxi.

Pri použití silnejšiu vrstvu oxidu, to sa stáva krehké, ľahko poškodiť mechanickým pôsobením a nie je vhodný pre lekárske implantáty.


AV Karpov VP Shakhov
Externé fixačné systém a regulačné mechanizmy optimálne biomechanika

Video: Ultrazvukové spájkovanie I100-3 / 5