Titaanin ja titaaniseosten keskeiset edut ortopedisen lääketieteen alalla
1. Erinomainen biologinen yhteensopivuus: "Harmoninen rinnakkaiselo" kehon kanssa. Ihmisen kudokset eivät juurikaan hylkää titaania tai aiheuta sille allergisia reaktioita, eikä se aiheuta tulehdusta. Sen pinta voi luonnollisesti muodostaa vakaan ja tiheän oksidikalvon, joka estää metalli-ionien vapautumisen ja varmistaa pitkän-turvallisen rinnakkaiselon ihmiskehon ympäristön kanssa. Ihanteelliset mekaaniset ominaisuudet: Vahva ja kevyt "ihmisen luuranko", jolla on korkea ominaislujuus (suuri lujuus ja kevyt paino): Titaaniseosten lujuus on verrattavissa monien -lujuuksien terästen lujuuteen, mutta niiden tiheys (noin 4,5 g/cm³) on vain 60 % teräksen lujuudesta. Tämä tarkoittaa, että vaikka implantti tukee riittävästi, se voi merkittävästi vähentää potilaan kehon kuormitusta ja parantaa hänen mukavuuttaan. Matala kimmokerroin: "Jäykkyys ja joustavuus sopusoinnussa luiden kanssa" : Titaaniseosten kimmomoduuli (jäykkyys) on lähempänä ihmisen luiden kimmomoduulia. Perinteiset ruostumaton teräs/koboltti{11}}pohjaiset seokset ovat liian kovia ja voivat tuottaa "stressisuojausvaikutuksen" - eli implantti kantaa suurimman osan kuormituksesta, jolloin ympäröivät luut rappeutuvat ja löystyvät stressistimulaation puutteen vuoksi. Titaaniseokset voivat saavuttaa järkevämmän mekaanisen johtavuuden ja suojata luuston terveyttä. 3. Verraton korroosionkestävyys: "Kuolematon soturi" kehossa. Ihmiskehon nesteet ovat syövyttävää ympäristöä, joka sisältää kloridi-ioneja. Titaani, jonka pinnalla on tiheä oksidikalvo, kestää kehon nesteiden korroosiota ja pysyy vakaana pitkään. Tämä tarkoittaa, että implantti ei hajoa korroosion takia, eikä se aiheuta pitkäaikaisia myrkyllisiä ja sivuvaikutuksia keholle vapauttamalla suuria määriä metalli-ioneja. 4. Erinomainen prosessoitavuus ja biointegraatio: Täydellinen kumppani lisäainevalmistukseen (3D-tulostus): Titaaniseokset soveltuvat erittäin hyvin monimutkaisten huokoisten tulostustekniikoiden valmistukseen 3D-tulostustekniikan avulla. Tämä on sen vallankumouksellinen etu muihin materiaaleihin verrattuna. Osseointegraatiokyky: 3D-tulostuksen tai pintakäsittelytekniikan avulla titaani-implanttien pinnalle voidaan valmistaa mikro-huokosia tai kolmiulotteisia huokoisia rakenteita. Ihmisen luukudos voi kasvaa näihin huokosiin muodostaen kiinteän biologisen kiinnityksen sen sijaan, että se luottaisi vain mekaaniseen lukitukseen. Tämä parantaa huomattavasti implantin pitkäaikaista vakautta- Tämä helpottaa suuresti lääkäreitä tekemään selkeitä kuvantamisarviointeja implantin asennosta ja luun paranemistilasta leikkauksen jälkeen.
Titaanin ja titaaniseosten keskeiset edut ortopedisen lääketieteen alalla
1. Erinomainen biologinen yhteensopivuus: "Harmoninen rinnakkaiselo" kehon kanssa. Ihmisen kudokset eivät juurikaan hylkää titaania tai aiheuta sille allergisia reaktioita, eikä se aiheuta tulehdusta. Sen pinta voi luonnollisesti muodostaa vakaan ja tiheän oksidikalvon, joka estää metalli-ionien vapautumisen ja varmistaa pitkän-turvallisen rinnakkaiselon ihmiskehon ympäristön kanssa. Ihanteelliset mekaaniset ominaisuudet: Vahva ja kevyt "ihmisen luuranko", jolla on korkea ominaislujuus (suuri lujuus ja kevyt paino): Titaaniseosten lujuus on verrattavissa monien -lujuuksien terästen lujuuteen, mutta niiden tiheys (noin 4,5 g/cm³) on vain 60 % teräksen lujuudesta. Tämä tarkoittaa, että vaikka implantti tukee riittävästi, se voi merkittävästi vähentää potilaan kehon kuormitusta ja parantaa hänen mukavuuttaan. Matala kimmokerroin: "Jäykkyys ja joustavuus sopusoinnussa luiden kanssa" : Titaaniseosten kimmomoduuli (jäykkyys) on lähempänä ihmisen luiden kimmomoduulia. Perinteiset ruostumaton teräs/koboltti{11}}pohjaiset seokset ovat liian kovia ja voivat tuottaa "stressisuojausvaikutuksen" - eli implantti kantaa suurimman osan kuormituksesta, jolloin ympäröivät luut rappeutuvat ja löystyvät stressistimulaation puutteen vuoksi. Titaaniseokset voivat saavuttaa järkevämmän mekaanisen johtavuuden ja suojata luuston terveyttä. 3. Verraton korroosionkestävyys: "Kuolematon soturi" kehossa. Ihmiskehon nesteet ovat syövyttävää ympäristöä, joka sisältää kloridi-ioneja. Titaani, jonka pinnalla on tiheä oksidikalvo, kestää kehon nesteiden korroosiota ja pysyy vakaana pitkään. Tämä tarkoittaa, että implantti ei hajoa korroosion takia, eikä se aiheuta pitkäaikaisia myrkyllisiä ja sivuvaikutuksia keholle vapauttamalla suuria määriä metalli-ioneja. 4. Erinomainen prosessoitavuus ja biointegraatio: Täydellinen kumppani lisäainevalmistukseen (3D-tulostus): Titaaniseokset soveltuvat erittäin hyvin monimutkaisten huokoisten tulostustekniikoiden valmistukseen 3D-tulostustekniikan avulla. Tämä on sen vallankumouksellinen etu muihin materiaaleihin verrattuna. Osseointegraatiokyky: 3D-tulostuksen tai pintakäsittelytekniikan avulla titaani-implanttien pinnalle voidaan valmistaa mikro-huokosia tai kolmiulotteisia huokoisia rakenteita. Ihmisen luukudos voi kasvaa näihin huokosiin muodostaen kiinteän biologisen kiinnityksen sen sijaan, että se luottaisi vain mekaaniseen lukitukseen. Tämä parantaa huomattavasti implantin pitkäaikaista vakautta- Tämä helpottaa suuresti lääkäreitä tekemään selkeitä kuvantamisarviointeja implantin asennosta ja luun paranemistilasta leikkauksen jälkeen.
Nykyiset käytössä olevat titaaniseoslaadut ja niiden kehitys
Tällä hetkellä suhteellisen kypsiä titaaniseoslaatuja ovat Ti-6Al-4V ja Ti-6Al-4VELI-seokset, joita käytetään laajalti implanttimateriaaleissa. Molemmat seokset sisältävät kuitenkin myrkyllistä elementtiä vanadiinia, ja pitkäaikainen käyttö voi aiheuttaa mahdollisia vaaroja ihmiskeholle. Vaikka Kansainvälinen standardointijärjestö ja kansainvälinen lääkinnällisten materiaalien turvallisuuskomitea eivät ole vielä määränneet tämän seoksen käyttöä kieltävästi, Ti-6Al-4V:n käyttö ihmiskehossa on vähitellen vähentynyt. Tämän ongelman ratkaisemiseksi on kansainvälisesti kehitetty useita lääketieteellisiä titaaniseoksia, joissa ei ole vanadiinia. Ti-6Al-7Nb-seos kehitettiin Sveitsissä ja otettiin käyttöön kliinisessä käytössä. Kiinakaan ei ole jäljessä. Pekingin Nonferrous Metals Research Institute ja Baoji Nonferrous Metals Processing Factory kehittivät yhdessä vanadiinittoman lääketieteellisen titaaniseoksen, joka läpäisi lääketieteellisen kliinisen sovelluksen kokeen. Tämä projekti voitti Kiinan Nonferrous Metals Industryn tieteen ja teknologian ensimmäisen palkinnon vuonna 2001. Lisäksi tarjolla on myös Ti-5Al-2.5Fe-seoksia Saksasta, Ti-5Al-1.5B-seoksia Intiasta, Ti-15Mo-5Zr-3Al-seoksia jne. Nämä uudet seokset tarjoavat enemmän vaihtoehtoja orthopetadicnium-metallien käyttöön.
Titaanin ja titaaniseosten tulevaisuus ja näkymät ortopedisessa lääketieteen alalla
Teknologian jatkuvan kehityksen myötä titaani ja titaaniseokset kehittyvät syvästi ortopedisen sairaanhoidon alalla kohti "tarkkoja mekaanisia mukautuksia, monipuolista toiminnallista integraatiota ja yksilöllistä kliinistä sovellusta", joista tulee ortopedisen regenerointi- ja korjausteknologian innovaatioita ajava ydinvoima. Titaaniteollisuuden pitäisi tarttua tähän tilaisuuteen, lisätä investointeja tutkimukseen ja kehitykseen ja jatkuvasti parantaa tuotteiden laatua ja suorituskykyä. Samalla kun se hyödyttää yhteiskuntaa ja lievittää potilaiden kärsimystä, se voi myös edistää omaa kehitystään ja saavuttaa win{2}}win-win-tilanteen, josta on sosiaalisia ja taloudellisia etuja. Uskotaan, että tulevaisuudessa titaanimetallilla on entistä tärkeämpi rooli ortopedian alalla ja sen myötävaikutus ihmisten terveyden edistämiseen.
