Perché le aste di titanio di livello medico hanno una biocompatibilità così eccellente?

Le aste di titanio di livello medico sono realizzate principalmente in leghe di titanio o titanio puro e hanno una serie di proprietà fisiche e chimiche uniche. Il titanio è un metallo chiaro con una densità di circa 4,5 g/cm³, che è molto più basso dell'acciaio. Ciò rende le aste di titanio leggere nelle applicazioni mediche e può ridurre l'onere per i pazienti. Il titanio ha anche una buona resistenza alla corrosione e una resistenza ad alta temperatura e può mantenere prestazioni stabili in ambienti difficili.

Tuttavia, tra tutte le proprietà delle aste di titanio di livello medico, la biocompatibilità è senza dubbio la più critica. La biocompatibilità si riferisce alla capacità di un materiale di non causare reazioni avverse o rifiuto quando viene a contatto con il tessuto umano. Per i dispositivi medici impiantati nel corpo umano per lungo tempo, la qualità della biocompatibilità è direttamente correlata al tasso di successo del funzionamento e alla qualità del recupero del paziente.

Il motivo per cui le aste di titanio di livello medico hanno un'eccellente biocompatibilità è dovuto principalmente alle caratteristiche dell'elemento di titanio stesso e all'attenta design delle leghe di titanio.

Il titanio è un metallo biologicamente inerte, il che significa che non è facile reagire chimicamente con altre sostanze nell'ambiente umano. Quando l'asta di titanio viene impiantata nel corpo umano, non reagirà chimicamente con i tessuti circostanti, evitando così la produzione e il rilascio di sostanze dannose. Questa bio-inertezza consente all'asta di titanio di esistere stabilmente nel corpo umano per lungo tempo senza causare danni ai tessuti circostanti.

Sebbene il titanio puro sia bio-inerte, la sua forza e tenacità potrebbero non soddisfare le esigenze di alcune applicazioni mediche. Pertanto, le aste di titanio di livello medico sono generalmente realizzate in leghe di titanio. Le leghe di titanio vengono realizzate aggiungendo altri elementi metallici (come alluminio, vanadio, molibdeno, ecc.) Al titanio puro per migliorare la sua forza e tenacità. Tuttavia, i tipi e i contenuti di questi elementi aggiunti devono essere finemente regolati per garantire che la lega di titanio possa mantenere una buona biocompatibilità mantenendo eccellenti proprietà meccaniche.

Ad esempio, TI-6AL-4V (TC4) è una lega di titanio medica comunemente usata che contiene il 6% di alluminio e il 4% di vanadio. Questa lega non ha solo alta forza e buona tenacità, ma mantiene anche le proprietà bio-inerte del titanio. Pertanto, la lega di titanio TC4 è ampiamente utilizzata nella produzione di dispositivi medici come articolazioni artificiali e impianti ortopedici.

Oltre alle proprietà del materiale stesso, il trattamento superficiale delle aste di titanio di livello medico ha anche un impatto importante sulla sua biocompatibilità. Durante il processo di fabbricazione, la superficie dell'asta di titanio di solito subisce una serie di trattamenti, come macinazione, lucidatura, decapaggio, ecc., Per rimuovere lo strato di ossido e le impurità sulla superficie e migliorare la finitura superficiale e la planarità. Queste misure di trattamento possono ridurre l'attrito e l'irritazione tra l'asta di titanio e il tessuto circostante, riducendo così il rischio di rifiuto.

Inoltre, alcune tecnologie di trattamento superficiale avanzate (come anodizzazione, ossidazione di micro-arco, ecc.) Possono anche formare un film di ossido denso sulla superficie dell'asta di titanio. Questo film di ossido non solo può migliorare la resistenza alla corrosione e la resistenza all'usura dell'asta di titanio, ma migliorano ulteriormente la sua biocompatibilità. Ad esempio, l'anodizzazione può formare un film di ossido poroso sulla superficie dell'asta di titanio e questi pori possono assorbire molecole bioattive (come proteine, fattori di crescita, ecc.), Promuovendo così la crescita e la riparazione dei tessuti circostanti.

Grazie alla sua eccellente biocompatibilità, barre di titanio di livello medico sono stati ampiamente utilizzati in campo medico. Di seguito sono riportati alcuni scenari di applicazione tipici:

Le articolazioni artificiali sono una delle aree di applicazione importanti delle aste di titanio di livello medico. Che si tratti della produzione di articolazioni artificiali come articolazioni dell'anca, articolazioni del ginocchio o giunti alle spalle, le aste di titanio possono fornire un supporto strutturale stabile. La sua eccellente biocompatibilità consente alle aste di titanio di coesistere con le ossa umane per lungo tempo senza causare reazioni avverse, garantendo così il recupero della funzione articolare e il miglioramento della mobilità dei pazienti.

Nella chirurgia ortopedica, le aste di titanio sono anche ampiamente utilizzate nella produzione di dispositivi di fissazione interni come piastre ossee e chiodi ossei. Questi dispositivi aiutano le ossa a ripristinare la loro forma e funzione normali fissando il sito di frattura. Il peso leggero e l'elevata resistenza delle aste di titanio consentono a questi dispositivi di ridurre l'onere per i pazienti garantendo al contempo una resistenza sufficiente, che è favorevole al recupero postoperatorio. Inoltre, la resistenza alla corrosione e la buona elasticità delle aste di titanio assicurano anche che gli strumenti mantengano prestazioni stabili dopo la pulizia e la disinfezione multiple.

Nel campo dell'odontoiatria, le aste di titanio sono anche utilizzate come materiale principale per gli impianti dentali. Le sue caratteristiche relativamente a bassa densità e ad alta resistenza possono non solo fornire un buon supporto meccanico, ma anche ridurre il disagio del paziente dopo l'intervento chirurgico. Allo stesso tempo, la biocompatibilità delle aste di titanio garantisce anche una buona integrazione tra impianti dentali e tessuti circostanti.

Oltre ai campi di cui sopra, le aste di titanio di livello medico sono ampiamente utilizzate nella produzione di vari dispositivi medici. Ad esempio, aghi di sutura vascolare in titanio, suture sternali e altri strumenti svolgono un ruolo importante nella chirurgia cardiaca; L'uso di elettrodi in titanio nelle apparecchiature mediche come gli elettrocardiografie migliora l'accuratezza della diagnosi; e l'uso di vasi di coltura in titanio nelle macchine a coltura in vitro fornisce un ambiente sperimentale più stabile per la ricerca biomedica.