Varför har titanstänger med medicinsk klass så utmärkt biokompatibilitet?

Titanstänger med medicinsk klass är huvudsakligen gjorda av rent titan- eller titanlegeringar och har en serie unika fysiska och kemiska egenskaper. Titan är en lätt metall med en densitet på cirka 4,5 g/cm³, vilket är mycket lägre än stål. Detta gör att titanstänger är lätt i medicinska tillämpningar och kan minska bördan för patienterna. Titan har också god korrosionsbeständighet och hög temperaturmotstånd och kan upprätthålla stabila prestanda i hårda miljöer.

Bland alla egenskaper hos titanstänger med medicinsk klass är emellertid biokompatibilitet utan tvekan den mest kritiska. Biokompatibilitet avser förmågan hos ett material att inte orsaka biverkningar eller avstötning när det kommer i kontakt med mänsklig vävnad. För medicintekniska produkter implanterade i människokroppen under lång tid är kvaliteten på biokompatibilitet direkt relaterad till framgångsgraden för operationen och kvaliteten på patientens återhämtning.

Anledningen till att titanstänger med medicinsk klass har utmärkt biokompatibilitet beror främst på egenskaperna hos själva titanelementet och noggrann utformning av titanlegeringar.

Titan är en biologiskt inert metall, vilket innebär att det inte är lätt att reagera kemiskt med andra ämnen i den mänskliga miljön. När titanstången implanteras i människokroppen kommer den inte att reagera kemiskt med de omgivande vävnaderna, vilket undviker produktion och frisättning av skadliga ämnen. Denna bioinsamling gör att titanstången kan existera stabilt i människokroppen under lång tid utan att orsaka skador på de omgivande vävnaderna.

Även om rent titan är bioinert, kanske dess styrka och seghet inte uppfyller behoven hos vissa medicinska tillämpningar. Därför är titanstänger med medicinsk klass vanligtvis tillverkade av titanlegeringar. Titanlegeringar tillverkas genom att tillsätta andra metallelement (såsom aluminium, vanadium, molybden, etc.) till rent titan för att förbättra dess styrka och seghet. Typerna och innehållet i dessa tillagda element måste emellertid regleras fint för att säkerställa att titanlegeringen kan upprätthålla god biokompatibilitet samtidigt som utmärkta mekaniska egenskaper bibehålls.

Till exempel är TI-6AL-4V (TC4) en vanligt använt medicinsk titanlegering som innehåller 6% aluminium och 4% vanadium. Denna legering har inte bara hög styrka och god seghet, utan behåller också de bioinert egenskaperna hos titan. Därför används TC4 -titanlegering i stor utsträckning vid tillverkning av medicintekniska produkter såsom konstgjorda leder och ortopediska implantat.

Förutom egenskaperna hos själva materialet har ytbehandlingen av titanstänger med medicinsk kvalitet också en viktig inverkan på dess biokompatibilitet. Under tillverkningsprocessen genomgår ytan på titanstången vanligtvis en serie behandlingar, såsom slipning, polering, betning etc. för att ta bort oxidskiktet och föroreningar på ytan och förbättra ytan och planheten. Dessa behandlingsåtgärder kan minska friktionen och irritationen mellan titanstången och den omgivande vävnaden och därmed minska risken för avstötning.

Dessutom kan vissa avancerade ytbehandlingstekniker (såsom anodisering, mikrobågsoxidation, etc.) också bilda en tät oxidfilm på ytan av titanstången. Denna oxidfilm kan inte bara förbättra korrosionsmotståndet och slitbeständigheten hos titanstången, utan också ytterligare förbättra dess biokompatibilitet. Till exempel kan anodisering bilda en porös oxidfilm på ytan av titanstången, och dessa porer kan adsorbera bioaktiva molekyler (såsom proteiner, tillväxtfaktorer etc.) och därmed främja tillväxt och reparation av omgivande vävnader.

Tack vare dess utmärkta biokompatibilitet, titanstänger har använts i stor utsträckning inom det medicinska området. Följande är några typiska applikationsscenarier:

Konstgjorda leder är ett av de viktiga applikationsområdena för titanstänger med medicinsk klass. Oavsett om det är tillverkningen av konstgjorda leder som höftled, knäled eller axelfogar, kan titanstänger ge stabilt strukturellt stöd. Dess utmärkta biokompatibilitet gör det möjligt för titanstänger att samexistera med mänskliga ben under lång tid utan att orsaka biverkningar, vilket säkerställer återhämtningen av ledfunktionen och förbättringen av patientens rörlighet.

Vid ortopedisk kirurgi används titanstänger också i stor utsträckning vid tillverkning av interna fixeringsanordningar såsom benplattor och benspikar. Dessa enheter hjälper benen att återställa sin normala form och funktion genom att fixa sprickplatsen. Den lätta vikten och den höga styrkan hos titanstänger gör det möjligt för dessa enheter att minska bördan för patienterna samtidigt som man säkerställer tillräcklig styrka, vilket bidrar till postoperativ återhämtning. Dessutom säkerställer korrosionsmotståndet och god elasticitet hos titanstänger också att instrumenten upprätthåller stabil prestanda efter multipel rengöring och desinfektion.

Inom tandvårdsområdet används också titanstänger som huvudmaterial för tandimplantat. Dess relativt låga täthets- och högstyrka egenskaper kan inte bara ge bra mekaniskt stöd, utan också minska patientens obehag efter operationen. Samtidigt säkerställer biokompatibiliteten hos titanstänger också god integration mellan tandimplantat och omgivande vävnader.

Utöver ovanstående fält används också titanstänger med medicinsk klass allmänt vid tillverkning av olika medicinska apparater. Till exempel spelar titansvaskulära suturnålar, sternala suturer och andra instrument en viktig roll i hjärtkirurgi; Användningen av titanelektroder i medicinsk utrustning såsom elektrokardiografer förbättrar diagnosens noggrannhet; och användningen av titankulturkärl i in vitro -odlingsmaskiner ger en mer stabil experimentell miljö för biomedicinsk forskning.