Biomedicinske titanlegeringsmaterialer refererer til en slags funktionelle strukturelle materialer, der anvendes i biomedicinsk teknik, specifikt til produktion og fremstilling af kirurgiske implantater og ortopædiske instrumenter [1]. Produktionen og fremstillingen af titanlegeringsmaterialer involverer områderne metallurgi, trykbearbejdning, kompositmaterialer og kemisk industri. Det er anerkendt som et højteknologisk-produkt i verden. Titanium og titanlegeringer er gradvist kommet ind på området for civilt forbrug fra områderne rumfart, luftfart, nationalt forsvar og militær industri [2]. Såsom implantater og medicinsk udstyr i medicin- og sundhedsindustrien; Efterspørgslen efter titanium forarbejdningsmaterialer er stigende til titanium golfkøller, titanium brillestel, titanium ure, titanium cykler og andre produkter i sport og fritidsindustrien. Med bioteknologiens kraftige udvikling og store gennembrud vil biomedicinske metalmaterialer og deres produkter udvikle sig til en søjleindustri i verdensøkonomien [3]. Blandt dem er efterspørgslen efter titanium og dets legeringer også steget hurtigt og støt i de seneste år på grund af deres fremragende omfattende egenskaber såsom lav vægt, lavt elasticitetsmodul, ikke-toksisk og ikke{11}}magnetisk, korrosionsbestandighed, høj styrke og god sejhed [4]. Samtidig, da titanlegering begynder at komme ind i plastikkirurgi og andre områder, opstår der en ny potentiel markedsefterspørgsel, og titanlegeringsmarkedet vil vokse hurtigere i fremtiden.
Forskningsfremskridt for medicinsk titanlegering
1.1 klassificering af medicinske titanlegeringer
Titanium legeringer kan opdeles i: Type, + Type og Type 3 titanlegering.
1.2 udviklingstendens af medicinsk titanlegering
Gennem litteraturforskning [8-14] viser det sig, at relevante forskere i ind- og udland er enige om, at udviklingen af medicinsk titanlegering har gennemgået tre skelsættende stadier. Det første trin er repræsenteret af rent titanium og Ti-6Al-4V-legering; Det andet trin er et nyt trin repræsenteret af ti-5a1-2.5fe og ti-6a1-7nb + Type legering; Det tredje trin er hovedsageligt udviklingen og udviklingen af bedre biokompatibilitet og lavere elasticitetsmodul - Titaniumlegeringsstadiet. Det ideelle biomedicinske titanlegeringsmateriale [15] skal opfylde følgende betingelser: god biokompatibilitet, lavt elasticitetsmodul, lav densitet, god anti-korrosionsevne, ikke-toksisk, høj flydespænding, lang udmattelseslevetid, stor plasticitet ved stuetemperatur, let at forme, lette at støbe osv. På nuværende tidspunkt er de vigtige legeringer meget udbredt i Ti- ti-implantatmaterialer Ti-16-4 og Ti-16-i. Det er rapporteret, at [16-19] V-element kan forårsage ondartet vævsreaktion og kan have toksiske og bivirkninger på menneskekroppen, mens Al kan forårsage osteoporose, psykisk lidelse og andre sygdomme; For at løse dette problem er biomaterialister forpligtet til at udforske og studere nye biomedicinske titanlegeringsmaterialer uden V og al. Før det er det nødvendigt at finde ud af, hvilke legeringselementer der er egnede til tilsætning, som er ikke-toksiske og i overensstemmelse med princippet om biokompatibilitet. Nogle undersøgelser [20-23] viste, at det indeholder ikke-toksiske elementer såsom molybdæn, niobium, tantal og zirconium Titaniumlegering indeholder et højt indhold af stabile elementer, og + Sammenlignet med type I titanlegering har det lavere elasticitetsmodul (E=55 ~ 80gpa), bedre sejhed til implanteringsegenskaber og mere egnet til menneskelig forskydningsegenskaber.
2 Anvendelse af titanlegering
2.1 medicinsk grundlag af titanlegering
Fordelene ved at bruge titanium og titanlegering som menneskelige implantater er: (1) tæthed (20 grader)=4.5g/cm3, let vægt. Implantation i menneskekroppen: reducer belastningen af menneskekroppen. Som medicinsk udstyr: Reducer det medicinske personales driftsbelastning. (2) Elasticitetsmodulet er lavt, og det rene titanium er 108500 mpa. Det er implanteret i den menneskelige krop: det er tættere på den naturlige knogle i menneskekroppen, hvilket er befordrende for knogleforbindelse og reducerer den stressafskærmende effekt af knoglen på implantatet. (3) Ikke magnetisk, ikke påvirket af elektromagnetisk felt og tordenvejr, hvilket er befordrende for menneskers sikkerhed efter brug. (4) Ikke giftig. Som et implantat har det ingen bivirkninger på menneskekroppen. (5) Korrosionsbestandighed (bio-inert metalmateriale), fremragende korrosionsbestandighed i nedsænkningsmiljøet af menneskeligt blod, god kompatibilitet med menneskeligt blod og cellevæv, ingen menneskelig forurening og allergisk reaktion som implantat, hvilket er den grundlæggende betingelse for påføring af titanium og titanlegering. (6) Det har høj styrke og god sejhed. Knogle- og ledskader er forårsaget af traumer, tumorer og andre faktorer. For at etablere et stabilt knoglestillads skal der anvendes bueplader, skruer, kunstige knogler og led. Disse implantater skal opbevares i menneskekroppen i lang tid og vil blive påvirket af menneskekroppens bøjning, vridning, ekstrudering og muskelsammentrækning. Det kræves, at implantaterne har høj styrke og sejhed.
2.2 medicinske og ortopædiske områder af titanlegering
Markedssituationen med udviklingen af titanlegering, stigningen af titanium sorter og reduktion af prisen, er anvendelsen af titanium i civil industri fordoblet. CFDA opdeler medicinsk udstyr i tre niveauer i henhold til deres sikkerhed fra høj til lav, og de tre-regeringer overvåger og administrerer dem hhv. Implantater lavet af titanium og titanlegeringsmaterialer tilhører den tredje kategori af medicinsk udstyr og er forbrugsvarer af høj-værdi. Underindustrierne med markedssegmenter, der tegner sig for mere end 5%, omfatter in vitro-diagnostik, hjerte, billeddiagnostik, ortopædi, oftalmologi og plastikkirurgi. Blandt dem er in vitro-diagnostik, ortopædi og hjerteintervention de hurtigst-voksende forbrugsvarer med høj-værdi i Kina. Anvendelsen af biomedicinsk titanium og dets legeringsmaterialer har oplevet tre skelsættende stadier [27]: i begyndelsen af 1950'erne blev kommercielt rent titanium først brugt til at fremstille knogleplader, skruer, intramedullære søm og hofteled i Storbritannien og USA. Mathys of Switzerland bruger også ti-6a1-7nb-legering til at fremstille ikke-oprømmede sammenlåsende intramedullære neglesystem (inklusive skinneben, humerus og lårben) og hule skruer til behandling af lårbenshalsfrakturer. Porøs Ni Ti (pnt) legering bioaktivt materiale, der fremstiller cervikal og lumbal interbody fusion bur (bur) biorthex selskab i Canada har udviklet et cervikal og lumbal interbody fusionsbur lavet af porøst Ni Ti legerings patenteret materiale actipore GA til behandling af ortopædiske rygsøjleskader. ny type Titanium legering er et avanceret materiale, der kan bruges i ortopædi, tandpleje og vaskulær intervention. Den ortopædiske medicinsk udstyrsindustri tegner sig for 9% af den globale markedsandel for medicinsk udstyr og vokser stadig hurtigt. Markedet for ortopædisk medicinsk udstyr er hovedsageligt opdelt i fire områder: traumer, led, rygsøjle og andre. Blandt dem er traumer det eneste underopdelte felt, der ikke har været besat af udenlandske virksomheder. Hovedårsagen er, at produkterne på dette område har lavt teknisk indhold, er nemme at kopiere, og betjeningen er mindre vanskelig. Mange sekundære og tertiære hospitaler kan udføre det, som ikke kan dækkes fuldt ud af udenlandske virksomheder. Traumeprodukter kan opdeles i intern fikseringsenheder og eksterne fikseringsenheder. Interne fikseringstraumeprodukter omfatter intramedullære søm, knogleplader og skruer. I 2012 udgjorde traumer 34%, led 28%, rygsøjle 20% og andre 18% på det hjemlige ortopædiske marked. Store led er avanceret medicinsk udstyr med høje tekniske barrierer. På nuværende tidspunkt importerer almindelige hospitaler hovedsageligt ortopædiske materialer. Der er stadig en kløft mellem indenlandske og importerede produkter med hensyn til teknologi, design, R&D, materialer, overfladebehandlingsproces osv. Kunstige led er hovedsageligt opdelt i kunstige knæ-, hofte-, albue-, skulder-, finger- og tåled, blandt hvilke den vigtigste lederstatning omfatter hofte og knæ, der tegner sig for mere end 95% af det globale lederstatningsmarked. Spinalimplantatanordninger omfatter thoracolumbar skruepladesystem, cervikal skruepladesystem og fusionsbursystem. Det intervertebrale fusionsbursystem bruges hovedsageligt til behandling af intervertebral diskudskiftning. Det er også det vigtigste segment, der tegner sig for omkring halvdelen af hele markedet for spinale implantater.
3 konklusion
Den overlegne ydeevne af titanlegering gør den til en førende position på det medicinske område. Med bioteknologiens gennembrud og den store efterspørgsel efter medicinsk anvendelse har materialedesignet og forberedelsesteknologien af titanlegering udviklet sig hurtigt. På nuværende tidspunkt er de vigtigste fremstillede medicinske titanlegeringer + Type titanlegering. Med hensyn til forberedelsesprocessen optager produktionen af TC4 (tc4eli) i øjeblikket den største markedsandel. På grund af dens visse fordele inden for biokompatibilitet og mekanisk kompatibilitet er T--type titanlegering blevet forskningshotspot for ny medicinsk titanlegering og den mest potentielle teknologi inden for medicinske implantater. I fremtiden bør produktionsteknologien af titanlegering udvikle sig i retning af lavt modul, høj styrke, god biokompatibilitet og mekanisk kompatibilitet. Fra udviklingstendensen vil Type titanlegering blive den fremtidige udviklingsretning og mainstream af markedet for medicinsk titanlegering.
