esitellä
Metallimateriaalit ovat tulleet ihmisten elämään jo pitkään. Nykyaikaiset biolääketieteen toiminnalliset materiaalit saivat alkunsa 1930-luvulla. Aluksi ruostumaton teräs on kehitetty implantteihin ja lääketieteellisiin sovelluksiin. Toinen materiaali on kobolttipohjainen seos. Noin 1960-luvulla titaani ja sen seokset seurasivat uusimman sukupolven metallisia biomateriaaleja. Titaani on ollut alusta asti tunnettu ihmemetallina ja se on saanut laajaa huomiota.
Mikä tekee titaanista niin erityisen?
Siirtymämetallina titaanilla on alhaisen tiheyden ja korkean lujuuden ominaisuudet. Se on korroosionkestävä monissa olosuhteissa. Mikä tärkeintä, titaani on inerttiä, eikä kehon nesteet ja kudokset vaikuta siihen. Nämä ovat niin sanottu bioyhteensopivuus ja korroosionkestävyys. Ne ovat keskeinen vaatimus lääketieteellisissä sovelluksissa.
Taulukossa 1 on kuvattu titaanin, ruostumattoman teräksen ja kobolttiseosten perusominaisuudet. Titaanin vähimmäistiheys on 4,51 g/cm-3, kun taas ruostumattoman teräksen tiheys on 8 g/cm-3. Vertailukelpoisella vetolujuudella titaanilla on korkeampi lujuus-tiheyssuhde, 76 kN m/kg. 20 prosenttia korkeampi kuin ruostumaton teräs (lujuus/tiheys 63 kN m/kg). Titaanin kimmomoduuliarvo on vain puolet tavanomaisten ruostumattoman teräksen ja kobolttiseosten kimmokerroinarvosta. Se on lähempänä ihmisen luurankoa. Titaani on myös ei-ferromagneettinen ja sillä on alhainen lämpölaajeneminen ja sähkönjohtavuus.
Titaanilla ja sen seoksilla on joitain hyödyllisimmistä ominaisuuksista, jotka ovat tehneet niistä erittäin menestyneitä ortopediassa, implanteissa ja kirurgisissa instrumenteissa. Standard Titanium Co. on titaani- ja kupari-nikkelimetallivalssaamojen ja valmiiden tuotteiden valmistaja ja toimittaja, joka kattaa laajimman valikoiman valssaamotuotteita, laatuja ja kokoja.
Standard Titanium Co. sijaitsee Kiinan titaanin tuotantokeskuksessa ja tuo markkinoille halvimmat hinnat ja korkeimmat metallitekniikan standardit. Olemme varmoja, että emme voi olla lyömättömiä hinnalla ja laadulla, ja olemme julkaisseet hintalupaustakuun. Asiakkaat ympäri maailmaa valitsevat Standard Titaniumin luotetuksi ja luotettavaksi titaani- ja kupari-nikkelitehtaiden ja valmiiden tuotteiden toimittajakseen.
Keinotekoiset nivelet ja lääketieteelliset implantit
Maailman väestö ikääntyy. Elämme nyt erittäin aktiivista elämää ja haluamme elää pidempään. Rasittavan harjoittelun, tieliikenteen ja muiden onnettomuuksien aiheuttamia vammoja on runsaasti. On selvää, että tekonivelten kysyntä kasvaa. Titaania ja sen seoksia käytetään yleisesti implantoitavien laitteiden valmistuksessa, kuten: tekolonkat, tekopolvet, luulevyt, murtumien kiinnitysruuvit, sydänläppäproteesit, tahdistimet ja tekosydämet. Maailmanlaajuisesti yli 100 miljoonaa potilasta saa korvaushoitoa vuosittain, ja potilaisiin implantoidaan yli 1,000 tonnia titaania.
Mekaanisesti näiden metallisten implanttien on otettava muoto ja pysyttävä toimivina käytön aikana. Päivittäisiin toimintoihimme kuuluvat taivuttaminen, vääntäminen, puristaminen ja lihasten supistukset. Nämä keinotekoiset osat eivät saa hajota, kun ne altistetaan väsymiselle, kulumiselle ja iskukuormitukselle. Titaani on 50 prosenttia kevyempi kuin ruostumaton teräs, ja sen lujuus/tiheyssuhde on 20 prosenttia korkeampi. Se on kevyempi ja vahvempi. Kun se istutetaan ihmiskehoon, se vähentää kehon kuormitusta. Potilas tuntee olonsa joustavammaksi ja aktiivisemmaksi. Keinotekoisen osan ja ihmiskehon välissä on painetta. Niin sanottu rajapintajännitys johtuu kimmomoduulin epäsopimasta. Kuten taulukosta 1 voidaan nähdä, titaanin kimmokerroin on alhaisin kolmesta materiaalista. Titaani-implanttien mekaaninen yhteensopivuus ihmisen luun kanssa on paljon parempi.
Fysiologisesti keho hylkää vieraita esineitä. Kun ruostumatonta terästä ja seoksia käytetään biomateriaaleina, tulehdus, punoitus ja kutina ovat usein nähtävissä kliinisesti implantaatioleikkauksen jälkeen. Titaani ja titaaniseokset ovat hyvin tunnettuja biologisesti inerttejä metallimateriaaleja. Niillä on erinomainen korroosionkestävyys ihmisveren upotusympäristössä. Se kestää hyvin ihmisen verta ja kudoksia, mikä varmistaa hyvän yhteensopivuuden. Ei käytännössä ole kontaminaatiota ja allergisia reaktioita, mikä parantaa huomattavasti potilaan toipumista. Tämä on perusta titaanin laajalle levinneelle käytölle.
Yleensä kaupallisesti puhdasta titaania (Cp Ti) pidetään parhaana ehdokkaana, koska puhtaalla titaanilla on paras bioyhteensopivuus. Mutta Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr ja Ti-6 Al-4V ELI -seoksia käytetään laajalti myös lääketieteellisissä implanteissa. Käy verkkosivuillamme ja kysy monipuolisesta tarjonnastamme!
Ortopediset laitteet
Ortopedian päätehtävänä on luuston epämuodostumien säätäminen. Kiertynyt vartalo tarvitsee ulkoista voimaa auttaakseen sitä palaamaan normaaliasentoonsa. Ortopedisten laitteiden tulee tarjota vahvaa tukea ja muistaa oikea vartalon muoto. Kulumisen ja korroosionkestävyyden lisäksi tässä vaadittava ainutlaatuinen ominaisuus on muotomuisti. Titaani-nikkelimuotoisissa muistiseoksissa yhdistyvät vahvat lujuus- ja muistiominaisuudet. Tällä hetkellä tavalliset luulevyt, intramedullaariset kynnet, alaleuan sisäinen kiinnitys ja skolioosin korjaus on kaikki valmistettu titaani-nikkeli-seoksesta.
hammasimplantti
Hammasimplantit ovat hieman erilaisia. Hammasimplantteja on kolmen tyyppisiä: osseointegroituja, miniimplantteja oikomiskiinnitykseen ja zygomaattisia. Titaania on käytetty hammaskruunuina, kruununeuloja, kiinteitä siltoja, posliinisiltoja, sidottuja siltoja, hammasproteesin kiinnitysrenkaita, alustoja, liitoslaitteita ja vahvistuslaitteita. Melkein kaikki hammasproteesin metalliosat on päällystetty titaanilla.
Aloitetaan tyypillisestä osseointegraatiosta. Ensin lääkäri asettaa "juuren" tai "siemenen" leukaluuhun. Kun se asettuu, hampaan ylärakenne liittyy implanttiin. Sitten siihen kasvaa uudet hampaat. Tämä on ero lääketieteellisten implanttien ja hammasimplanttien välillä. Lääketieteelliset implantit korvaavat epäonnistuneen kovakudoksen tai "liimaa" tai "ruuveja" rikkoutuneen kovakudoksen yhdistämiseksi. Mutta hammasimplantit auttavat uusia rakenteita kasvamaan. Kuinka viehättävää!
Tämä "helppo" menetelmä vaatii erinomaista bioyhteensopivuutta ja lämpöominaisuuksia. Kun juot keittoa ja syöt jäätelöä, ihmisillä voi olla kuuma ja kylmä, mutta nämä tunteet tulevat suusta, eivät hampaista. Terveet hampaat eivät aiheuta ärsytystä.
Titaanilla on erittäin alhainen lämpölaajeneminen. Kun titaanipohjaista implanttia käytetään "juurena", se ei laajene tai kutistu ihmisen suun sisällä. Vasta muodostunut hammas pysyy siellä missä sen pitääkin olla. Titaanin lämmönjohtavuus on erittäin alhainen, vain 1/5 ruostumattomasta teräksestä, 1/3 alumiinista ja 1/2 kuparista. Kruununa käytettynä se ei siirry todelliseen hampaan rakenteeseen. Titaani suojaa massaa lämmöltä ja kylmältä.
Hammaslääketieteen alalla tarkkuusvalulla titaanilla on korkea mittatarkkuuden ominaisuudet, ei kuplia eikä kutistuvia onteloita. Tällä hetkellä neljää kaupallisesti puhdasta titaania (Cp Ti) käytetään yksinomaan hammasimplanteissa. Ne ovat ASTM-luokkia 1–4. Niillä kaikilla on alhainen sähkönjohtavuus, korkea korroosionkestävyys, termodynaaminen tila fysiologisessa pH:ssa, alhainen taipumus muodostaa ioneja vesipitoisissa ympäristöissä ja 5-6:n oksidien isoelektriset pisteet.
Tasolta 1-4 puhtaus laskee ja lujuus kasvaa. Grade 2 titaani on suosituin tähti implanttisovelluksissa. Sen 275 MPa:n pienimyötöraja on verrattavissa hehkutettujen austeniittisten ruostumattomien terästen myötölujuuteen. Titaaniseoksia voidaan käyttää myös silloin, kun vaaditaan suurempaa lujuutta. Seoksia, kuten Ti-6Al-4V, käytetään myös eri tilanteissa.
Kirurgiset työvälineet
Kirurgisten instrumenttien kehityksessä ensimmäinen sukupolvi on hiiliteräs, jonka suorituskyky ei enää täytä kliinisen käytön vaatimuksia galvanoinnin jälkeen. Aiheuttaa usein infektioita. Toinen sukupolvi on austeniittista ruostumatonta terästä, mutta kromipitoisuus on myrkyllistä ja sillä on tietty vaikutus ihmiskehoon.
Kirurgisten instrumenttien valmistuksessa mekaaniset ominaisuudet ja sitkeys ovat ensimmäisiä huomioitavia asioita. Metallilla on oltava jonkin verran taipuisuutta säilyttääkseen halutun muodon ilman vikoja. Jotkut peruskirurgiset instrumentit, kuten veitset, pihdit ja sakset, ovat pitkiä ja ohuita. Turvallisen toiminnan varmistamiseksi laite vaatii tietyn lujuuden. Niiden on oltava riittävän vahvoja, eivätkä ne saa rikkoutua leikkauksen aikana. Kirurgisten instrumenttien vähimmäismoduuli on 100 GPa. Titaanin moduuli on 116 GPa.
Kirurgisten toimenpiteiden aikana instrumentit altistuvat suoraan elävälle kudokselle. Vaaditaan korroosionkestävyyttä, bioyhteensopivuutta ja magneettisia ominaisuuksia. Titaani ei ole myrkyllistä ihmiskudokselle. Se ei aiheuta immuunivastetta. Leikkaussalit ovat joskus alttiina magneettikentille. Esimerkiksi MRI tuottaa noin 1,5 teslan magneettikentän. Tämä magneettikenttä voi vaikuttaa kirurgisiin instrumentteihin useilla tavoilla, mukaan lukien: magneettikentän vuorovaikutusten (eli ohjusefektien) aiheuttama ei-toivottu liike, radiotaajuuden (RF) teholaskeumasta johtuva instrumentin kuumeneminen ja instrumenttien käyttöön liittyvä valokuvaus. Titaani on ei-magneettinen turvallisen käytön takaamiseksi. Sen ei-magneettiset ominaisuudet eliminoivat myös pienen ja herkän istutetun elektroniikan vaurioitumisen.
Leikkauksen jälkeen sterilointiprosessi suoritetaan korkean lämpötilan kuumassa höyrysuihkussa. Bakteerien ja infektioiden puhdistamiseen käytetään erilaisia puhdistusaineita. Toistuvan puhdistuksen jälkeen instrumentin koko ei muutu, eikä pinnan laatu muutu. Myös kulumisen tulee olla minimaalista. Kirurgit tarvitsevat instrumentteja, jotka toimivat joka kerta, kun niitä käytetään. Titaanilla ja titaaniseoksilla on hyvä korroosionkestävyys. Käyttölämpötila-alue on 150 o C - 500 o C.
Viimeisenä mutta ei vähäisimpänä, titaanin kevyt paino tekee siitä erityisen sopivan mikrokirurgiaan. Kevyet kirurgiset instrumentit voivat vähentää kirurgin väsymystä, erityisesti pitkäaikaisten toimenpiteiden aikana.
Lääketieteellisten laitteiden alalla lääketieteellinen titaani ja titaaniseokset ovat korkealaatuisia metallimateriaaleja ja niitä käytetään laajasti. Laserelektrodit, porat ja pihdit on yleensä valmistettu titaanista.
