Adaptabilitat dels materials de titani a l'ésser humà

Per tal d'observar la resposta dels ions metàl·lics a l'adaptabilitat del cos humà, al laboratori, cèl·lules de fibroblast de pulmó de ratolí experimentals mèdics xinesos (cèl·lules V79) i teixit de cèl·lules fibroblastes de ratolí (20-ratolins postnatals de dies) (cèl·lules I929), etc. ., utilitzen cèl·lules sensibles als ions metàl·lics per dur a terme mètodes d'avaluació de l'adaptabilitat cel·lular. Els ions d'elements individuals proporcionats per l'agència administrativa independent Product Evaluation Technology Basic Organization (Comitè tècnic per a l'estandardització de l'avaluació biològica de dispositius mèdics) tenen efectes sobre el cos humà (organismes). ) i dividit en 3 grups tal com es mostra a la figura 1.

Els més tòxics inclouen vanadi (V), níquel (Ni), coure (Cu), etc. Quan els elements anteriors estan presents en parts per milió (×{{0}}), les cèl·lules moriran dins d'un curt període de temps. Prenent el vanadi (V) i el níquel (N) com a exemple, els resultats experimentals a les cèl·lules V79 es mostren a la figura 2. Els resultats de la prova d'immersió d'una setmana van mostrar que si la concentració de níquel era d'uns 10 × 10-6 (Nota del traductor pm=parts per milió), totes les cèl·lules moririen. En canvi, el contingut de vanadi (V) era dos dígits més baix a 0,6 Al voltant de × 10-6 significa que totes les cel·les estan mortes. En segon lloc, quan els teixits durs (ossos) i els teixits tous (músculs) d'animals petits com rates i conills van ser enterrats en làmines metàl·liques per a la prova, ha de ser que aquests metalls altament tòxics estiguin en contacte tant amb els teixits durs (ossos). i teixits tous (músculs). Alguns causen necrosi.

a-La relació entre l'energia de formació de la població cel·lular V79 i la concentració d'ions níquel (Ni);

b-La relació entre l'energia de formació de la població cel·lular V79 i la concentració d'ions vanadi (V).

L'altre grup indica lesions. En l'estat implantat i enganxat, es forma una reacció biològica al teixit fibrós al lloc de contacte que es descarrega fora del cos. El ferro, l'alumini, l'or, la plata, etc. es comporten d'aquesta manera. Els materials metàl·lics generals com l'acer inoxidable SUS 304L, l'acer inoxidable SUS 36L i els aliatges de cobalt-crom pertanyen a aquest tipus. La peça metàl·lica incrustada en el teixit dur no es fusiona amb les cèl·lules òssies. Quan es va realitzar la prova d'extracció unes setmanes més tard, es va treure sense resistència.

El tercer grup ha de tenir la reacció més petita amb els organismes vius. Quan s'implanten o s'uneixen, són adequats el titani (Ti), el zirconi (Zr), el niobi (Nb), el tàntal (Ta) i el platí (Pt). Quan aquests metalls s'implanten o s'uneixen al cos, estan estretament integrats amb les cèl·lules i teixits dels teixits durs i tous, mostrant un fenomen de somatització.

D'aquesta manera, el titani és definitivament menys nociu per als organismes vius i és un metall segur. Quan s'utilitza un aliatge de titani, depenent dels elements d'aliatge utilitzats, la resistència a la corrosió és inferior a la del titani pur. Quan es produeix corrosió, els seus elements es poden dissoldre. Cal seleccionar elements d'aliatge que siguin resistents a la corrosió i no danyin. Entre els aliatges de titani, l'aliatge Ti-6AI-4V s'ha utilitzat durant molt de temps en la fabricació d'avions i equips d'enginyeria resistents a l'aigua de mar, i té un gran nombre de casos d'ús. A la indústria mèdica, fa temps que s'ha introduït l'ús d'aliatges de tipus ELI amb una excel·lent resistència a la corrosió (baix contingut de ferro, oxigen i hidrogen). Tanmateix, en la recent investigació i desenvolupament d'aliatges de titani per a implants i accessoris, basats en informes de la nocivitat del monòmer, l'aliatge Ti{-13Nb{-13Zr s'ha estandarditzat substituint el vanadi (V) amb niobi no nociu (Nb). (ASTM, ISO). També hi ha un aliatge favorable que descarrega activament l'alumini i està a punt de ser llançat.

Com a estàndard nord-americà ASTM (codi F) per a ús mèdic, és equivalent a l'estàndard mundial a Europa. La norma ISO i la norma ASTM es van consolidar i es van fusionar en una norma europea. Japó està ordenant els seus estàndards nacionals, prenent els estàndards corresponents a ASTM i ISO i comença a formular estàndards basats en els estàndards ISO.

Els materials de titani especificats a les normes ASTM utilitzats en implants i accessoris representats per articulacions artificials del genoll, articulacions del maluc (inclosos els caps femorals), etc. es mostren a la Taula 1 segons les seves formes. Durant molt de temps, els aliatges de titani pur i Ti-6AI-4V, inclosos els materials en pols, s'han convertit en components i peces de diverses formes.

Les parts on s'utilitzen àmpliament els materials de titani són les articulacions femorals artificials, les articulacions artificials del genoll, les plaques òssies, etc., adequades per a la cirurgia ortopèdica. Dolor sever causat per inflamació deformant de les articulacions Reumatisme [transliterat com "Liumaqizim", que significa un dolor sever en les articulacions i els músculs, i també és una malaltia al·lèrgica - Nota del traductor], etc., que provoca dificultats per caminar. Els pacients amb aquesta malaltia es poden sotmetre a una cirurgia de reemplaçament de l'articulació artificial del maluc o de l'articulació artificial del genoll, i el dolor es pot eliminar completament i poden caminar. Al Japó, 80,000 cirurgies de reemplaçament de l'articulació artificial del maluc i 40,000 cirurgies de reemplaçament de l'articulació artificial del genoll es realitzen en un any (estadístiques de 2005). En el futur, amb l'arribada d'una societat envellida, es pot esperar quin percentatge de creixement s'utilitzarà per cobrir aquesta demanda.

El titani no és adequat per a totes les peces d'articulació artificial. A les peces d'articulació, les peces que sovint oscil·len no són adequades perquè el titani és fàcil de portar (les ceràmiques i els aliatges de cobalt són adequats) i s'han d'utilitzar aliatges de titani per a les peces implantades. Per tal d'integrar-lo ràpidament amb l'os biològic, la superfície de l'aliatge de titani s'ha de fer desigual i recoberta amb sensors ossis com ara apatita (apatita) i biovidre. A més, s'utilitzen claus intramedul·lars d'aliatge de titani i plaques d'aliatge de titani per a la fixació de fractures. La figura 3 mostra diversos exemples d'implantació i fixació.

També hi ha una tendència creixent en el camp de l'odontologia amb l'ús d'implants i accessoris. La quantitat de titani utilitzada és petita i està feta de titani pur, aliatge de titani i aliatge de memòria de forma TiNi. Les seves formes inclouen el tipus de placa, el tipus de fil, el tipus de màniga i el tipus de cistella, tal com es mostra a la figura 4. Aquestes peces i components s'introdueixen directament a la mandíbula per fixar-se a la part de la geniva implantada i estan recobertes d'apatita que representa la composició òssia. En general, el titani és molt adequat per a implants metàl·lics a les dents. Hi ha dos mètodes: fosa de precisió i conformació superplàstica. En comparació amb l'ús anterior d'aliatges de cobalt i crom, és més lleuger i no provoca canvis d'olor en els aliments àcids. Atès que l'ús de materials de titani està fora de l'àmbit del diagnòstic i tractament de l'assegurança mèdica, el preu és bastant car.

Com a implant (enterrat) o accessori de medicina interna, quan un pacient pateix una freqüència cardíaca baixa, es pot implantar (enterrar) un marcapassos (marcapassos--un dispositiu de contracció ventricular automàtica) per estimular el cor. Un dispositiu que garanteix el nombre normal de batecs cardíacs - Nota del traductor). S'incrusta un cable d'elèctrode des de la vena subclàvia fins al cor. Aquest elèctrode envia senyals electrònics al marcapassos, que es converteix en el marcapassos. Recentment, el producte marcapassos té una massa de 20 g i un gruix de 6 mm. És tan petit que està connectat amb cables d'elèctrode i incrustat sota la pell. La bateria i el circuit de control estan empaquetats en un petit recipient (caixa), que és un producte de titani pur que no és perjudicial per als organismes vius. La durada de la bateria s'ha de mantenir com a mínim de 6 anys, de manera que aquest contenidor petit (caixa) ha de tenir estabilitat i seguretat a llarg termini. Ara, gairebé 5,000 persones al Japó s'han beneficiat.

Els resultats del tractament amb titani també es poden veure en instruments quirúrgics. Especialment en la neurocirurgia a llarg termini de més de 10 hores, també cal que les pinces siguin lleugeres i les pinces hemostàtiques i altres pinces han de ser de titani. Molts equips de tractament dental, com ara implants, instruments quirúrgics per a la fixació i vibradors per eliminar el tàrtar, estan fets de titani. A més d'implants (enterraments) i accessoris, també s'estan fabricant equips d'assistència i cadires de rodes de titani. Quan falta part d'un membre a causa d'una malaltia o un accident, s'ha de fer una pròtesi per restablir la funció. Com que la part principal està feta de metall, ha de ser lleugera, duradora (principalment resistència a la corrosió i resistència a danys per fatiga) i, en termes de compatibilitat biològica (Ni, Cr, etc.), s'està aplicant. Pel que fa a les cadires de rodes, l'objectiu principal és reduir el pes de tota la cadira de rodes, de manera que alguns utilitzen titani en gairebé totes les peces metàl·liques com ara marcs i rodes.