Adaptabilita titánových materiálov na človeka

Aby bolo možné pozorovať reakciu kovových iónov na adaptabilitu ľudského tela, v laboratóriu čínske lekárske experimentálne myšie pľúcne fibroblastové bunky (bunky V79) a myšacie (20-deň postnatálnych myší), fibroblastové bunkové tkanivo (bunky I929) atď. používajú bunky, ktoré sú citlivé na kovové ióny, na vykonávanie metód hodnotenia adaptability buniek. Jednotlivé ióny prvkov, ktoré poskytuje nezávislá administratívna agentúra Product Evaluation Technology Basic Organization (Technický výbor pre štandardizáciu biologického hodnotenia zdravotníckych pomôcok), majú účinky na ľudské telo (organizmy). ) reakcie a rozdelené do 3 skupín, ako je znázornené na obrázku 1.

Medzi najtoxickejšie patria vanád (V), nikel (Ni), meď (Cu) atď. Ak sú vyššie uvedené prvky prítomné v dieloch na milión (×{{0}}), bunky odumrú v priebehu krátke časové obdobie. Ak vezmeme ako príklad vanád (V) a nikel (N), experimentálne výsledky v článkoch V79 sú znázornené na obrázku 2. Výsledky jednotýždňového ponorného testu ukázali, že ak bola koncentrácia niklu približne 10×10-6 (Poznámka prekladateľa pm=častí na milión), všetky bunky by odumreli. Na rozdiel od toho bol obsah vanádu (V) o dve číslice nižší pri 0,6. Približne ×10-6 znamená, že všetky bunky sú mŕtve. Po druhé, keď boli tvrdé tkanivá (kosti) a mäkké tkanivá (svaly) malých zvierat, ako sú potkany a králiky, zahrabané do kovových plechov na testovanie, musí sa stať, že tieto vysoko toxické kovy sú v kontakte s tvrdými tkanivami (kosťami). a mäkkých tkanív (svalov). Niektoré spôsobujú nekrózu.

a-Vzťah medzi energiou tvorby populácie buniek V79 a koncentráciou niklových (Ni) iónov;

b-Vzťah medzi energiou tvorby populácie buniek V79 a koncentráciou iónov vanádu (V).

Druhá skupina označuje zranenie. V implantovanom a prichytenom stave vzniká biologická reakcia na fibróznom tkanive v kontaktnom mieste, ktoré je vypúšťané z tela von. Takto sa správa železo, hliník, zlato, striebro atď. Do tohto typu patria všeobecné kovové materiály, ako je nehrdzavejúca oceľ SUS 304L, nehrdzavejúca oceľ SUS 36L a zliatiny kobaltu a chrómu. Kovový kus vložený do tvrdého tkaniva sa nespája s kostnými bunkami. Keď sa o niekoľko týždňov vykonal test extrakcie, vytiahol sa hladko bez odporu.

Tretia skupina musí mať najmenšiu reakciu so živými organizmami. Pri implantácii alebo pripevnení sú vhodné titán (Ti), zirkónium (Zr), niób (Nb), tantal (Ta) a platina (Pt). Keď sú tieto kovy implantované alebo pripojené k telu, sú úzko integrované s bunkami a tkanivami tvrdých a mäkkých tkanív, čo ukazuje fenomén somatizácie.

Týmto spôsobom je titán rozhodne menej škodlivý pre živé organizmy a je to bezpečný kov. Pri použití zliatiny titánu je v závislosti od použitých zliatinových prvkov odolnosť proti korózii nižšia ako u čistého titánu. Keď dôjde ku korózii, jej prvky sa môžu rozpustiť. Je potrebné vybrať zliatinové prvky, ktoré sú odolné voči korózii a nepoškodzujú. Spomedzi zliatin titánu sa zliatina Ti-6AI-4V už dlho používa pri výrobe lietadiel a strojárskych zariadeniach odolných voči morskej vode a má veľký počet prípadov použitia. V medicínskom priemysle je už dlho zavedené používanie zliatin typu ELI s vynikajúcou odolnosťou proti korózii (nízky obsah železa, kyslíka a vodíka). Avšak v nedávnom výskume a vývoji zliatin titánu pre implantáty a nástavce, na základe správ o škodlivosti monoméru, bola zliatina Ti-13Nb-13Zr štandardizovaná nahradením vanádu (V) so neškodným nióbom (Nb). (ASTM, ISO). Existuje aj priaznivá zliatina, ktorá aktívne vybíja hliník a ktorá sa chystá na trh.

Ako americký štandard ASTM (F kód) pre medicínske použitie je ekvivalentom svetového štandardu v Európe. Norma ISO a norma ASTM boli konsolidované a zlúčené do európskej normy. Japonsko triedi svoje domáce normy, preberá normy zodpovedajúce ASTM a ISO a začína formulovať normy založené na normách ISO.

Titánové materiály špecifikované v normách ASTM používané v implantátoch a prílohách reprezentovaných umelými kolennými kĺbmi, bedrovými kĺbmi (vrátane hlavice stehennej kosti) atď. sú uvedené v tabuľke 1 podľa ich tvarov. Z čistého titánu a zliatin Ti-6AI-4V vrátane práškových materiálov sa už dlhú dobu vyrábajú komponenty a diely rôznych tvarov.

Časti, kde sú titánové materiály široko používané, sú umelé stehenné kĺby, umelé kolenné kĺby, kostné platničky a pod., ktoré sú vhodné pre ortopedickú chirurgiu. Silná bolesť spôsobená deformujúcim sa zápalom kĺbov Reumatizmus [v preklade "Liumaqizim", čo znamená silná bolesť kĺbov a svalov a je to aj alergické ochorenie - pozn. prekladateľa] atď., čo spôsobuje ťažkosti pri chôdzi. Pacienti s týmto ochorením môžu podstúpiť operáciu umelej náhrady bedrového kĺbu alebo umelej náhrady kolenného kĺbu, pričom bolesť sa dá úplne odstrániť a môžu chodiť. V Japonsku sa za rok vykoná 80000 operácií umelej náhrady bedrového kĺbu a 40{4}} operácií umelej náhrady kolenného kĺbu (štatistika z roku 2005). V budúcnosti, s príchodom starnúcej spoločnosti, možno očakávať, akým percentuálnym tempom rastu bude tento dopyt uspokojovaný.

Titán nie je vhodný pre všetky časti umelých kĺbov. V kĺbových častiach nie sú vhodné časti, ktoré sa často kývajú, pretože titán sa ľahko opotrebuje (vhodná je keramika a zliatiny kobaltu) a na implantované časti by sa mali použiť zliatiny titánu. Aby sa mohla rýchlo integrovať s biologickou kosťou, povrch titánovej zliatiny musí byť nerovný a potiahnutý kostnými senzormi, ako je apatit (Apatit) a biosklo. Okrem toho sa na fixáciu zlomenín používajú intramedulárne klince z titánovej zliatiny a platničky z titánovej zliatiny. Obrázok 3 ukazuje rôzne príklady implantácie a pripojenia.

Stúpajúci trend je aj v oblasti stomatológie s použitím implantátov a príslušenstva. Množstvo použitého titánu je malé a je vyrobené z čistého titánu, zliatiny titánu a zliatiny s tvarovou pamäťou TiNi. Jeho tvary zahŕňajú typ doštičky, typ závitu, typ objímky a typ košíka, ako je znázornené na obrázku 4. Tieto časti a komponenty sú priamo zavedené do čeľustnej kosti, aby sa upevnili na implantovanú časť ďasna, a sú potiahnuté apatitom, ktorý predstavuje zloženie kosti. Vo všeobecnosti je titán veľmi vhodný pre kovové implantáty v zuboch. Existujú dva spôsoby: presné liatie a superplastické tvarovanie. V porovnaní s predchádzajúcim použitím zliatin kobaltu a chrómu je ľahší a nespôsobuje zmenu zápachu v kyslých potravinách. Keďže použitie titánových materiálov je mimo rozsahu diagnostiky a liečby zdravotného poistenia, cena je pomerne drahá.

Ako implantát (pochovaný) alebo doplnok pre internú medicínu, keď pacient trpí nízkou srdcovou frekvenciou, je možné implantovať (pochovať) kardiostimulátor (kardiostimulátor--zariadenie na automatickú komorovú kontrakciu) na stimuláciu srdca. Zariadenie, ktoré zabezpečuje normálny počet úderov srdca – Poznámka prekladateľa). Z podkľúčovej žily do srdca je uložený elektródový drôt. Táto elektróda privádza elektronické signály do kardiostimulátora, ktorý sa stáva kardiostimulátorom. V súčasnosti má kardiostimulátor hmotnosť 20 g a hrúbku 6 mm. Je taký malý, že je spojený s elektródovými drôtmi a zapustený pod kožu. Batéria a riadiaci obvod sú zabalené v malej nádobke (krabici), ktorá je čistým titánovým produktom, ktorý je zdravotne nezávadný pre živé organizmy. Životnosť batérie musí byť zachovaná minimálne 6 rokov, preto sa vyžaduje, aby táto malá nádoba (škatuľka) mala dlhodobú stabilitu a bezpečnosť. Teraz to využilo takmer 5{8}} ľudí v Japonsku.

Výsledky liečby titánom je možné vidieť aj na chirurgických nástrojoch. Najmä pri dlhodobej neurochirurgii trvajúcej viac ako 10 hodín sa vyžaduje aj to, aby boli kliešte ľahké a hemostatické kliešte a iné kliešte musia byť vyrobené z titánu. Mnohé zariadenia na ošetrenie zubov, ako sú implantáty, chirurgické nástroje na pripevnenie a vibrátory na odstraňovanie zubného kameňa, sú vyrobené z titánu. Okrem implantátov (pochovania) a príloh sa z titánu vyrábajú aj asistenčné zariadenia a invalidné vozíky. Keď časť končatiny chýba v dôsledku choroby alebo nehody, na obnovenie funkcie sa musí urobiť protetická končatina. Keďže hlavná časť je vyrobená z kovu, musí byť ľahká, trvanlivá (hlavne odolnosť proti korózii a únavovému poškodeniu) a z hľadiska biologickej kompatibility (Ni, Cr a pod.) sa používa. Pokiaľ ide o invalidné vozíky, hlavným cieľom je znížiť hmotnosť celého invalidného vozíka, takže niektorí používajú titán takmer vo všetkých kovových častiach, ako sú rámy a kolesá.